CN101960706A - 半导体装置及使用半导体装置的电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供车辆用功率模块及电力变换装置，其具备功率半导体元件(328)、用于向功率半导体元件(328)传送电流的多个连接导体(371U、372U、373U)、搭载有功率半导体元件(328)及多个连接导体(371U、372U、373U)的金属基座(304)，功率半导体元件(328)及多个连接导体(371U、372U、373U)以在金属基座(304)上形成环状电流路径的方式来安装。进而，优选以形成两个以上的环状电流路径的方式来配置功率半导体元件(328)及多个连接导体(371U、372U、373U)。

Description

半导体装置及使用半导体装置的电力变换装置
技术领域
本发明涉及将直流电力变换为交流电力或者将交流电力变换为直流电力的半导体装置及使用半导体装置的电力变换装置。
背景技术
电力变换装置具备如下功能：将从直流电源供给的直流电力变换为用于向旋转电机等交流电气负载供给的交流电力的功能、或者将由旋转电机发电的交流电力变换为用于向直流电源供给的直流电力的功能。为了实现此种变换功能，电力变换装置具有逆变电路，且该逆变电路具备具有开关(switching)功能的半导体装置。半导体装置重复导通动作或截断动作，从而逆变电路进行从直流电力向交流电力的电力变换或者进行从交流电力向直流电力的电力变换。
由于通过开关动作来截断电流，因此由电路中存在的寄生电感产生尖峰电压。为了降低该尖峰电压，期望设置平滑电容器并降低直流电电路的电感。专利文献1(特开2002-34268号公报)中记载了通过降低电感而抑制尖峰电压的技术。根据专利文献1，通过缩短平滑电容器与开关元件间的配线长度来降低电感，能够减小浪涌电压。
车辆上搭载的电力变换装置从车载电源接受直流电力，并将该直流电力变换为例如用于向车辆驱动用旋转电机供给的3相交流电力。对于车辆驱动用旋转电机的发生转矩的要求与初期的要求相比变大。因此，电力变换装置变换的电力也有变大的倾向。此外，与工厂内设置的通常的产业机械的电力变换装置相比，车辆上搭载的电力变换装置在高环境温度下使用。因此，与通常的电力变换装置相比，期望车辆用电力变换装置尽量降低电力变换装置自身产生的热。由于电力变换装置自身产生的热中，构成逆变电路的开关元件产生的热占较大的比例，因此，期望尽量降低开关元件的发热。
由于开关元件在从截断状态向导通状态切换时、或者从导通状态向截断状态切换时的发热量增大，因此，期望降低上述切换动作时的发热。为了降低该发热量，缩短开关元件的切换动作时间为第一对应方案。此外，加长开关元件进行开关动作的间隔、即减少每单位时间的开关元件的动作次数从而降低综合的发热量为第二对应方案。在第二对应方案中，将开关元件的开关动作间隔加大到非常长，有可能降低控制精度，对于大幅降低每单位时间的开关元件的动作次数产生限制。
专利文献2(特开2007-143272号公报)中公开了如下技术：通过实现低电感化，逆变电路的开关元件的切换所需要的时间变短，每次开关元件的开关动作的发热量降低。
专利文献1：特开2002-034268号公报
专利文献2：特开2007-143272号公报
不限于专利文献1公开的内容，最近关于电感的降低等期望进一步改善。
专利文献2中记载了用于实现低电感化的技术，低电感化与开关元件的每次动作的发热量的降低的关联。但是，电力变换装置特别是车载用的电力变换装置中，车载内部的空间狭窄，期望发热量的降低且电力变换装置的进一步小型化。
随着电力变换装置变换的电力量增大，装置具有大型化的倾向，期望不论电力量的增加，尽量抑制装置的体积的增加。例如，期望探讨增大电力变换装置的每单位体积的能够变换的最大电力值。为此，期望实现低电感化和小型化两方面。在此，小型化是指尽量增大电力变换装置的每单位体积的能够变换的最大电力值的值。进而，通过实现低电感化，减少开关元件的发热，由此减少开关元件的使用量，并且通过实现小型且低成本的装置，能够促进电力变换装置的普及以及节能，保护环境。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于实现电力变换装置的低电感化或小型化的半导体装置。
本发明目的在于提供一种使用上述半导体装置，实现了低电感化或小型化的电力变换装置。
本发明涉及的车辆用功率模块，具备：上臂回路部，其与多个功率半导体元件并联连接；下臂回路部，其同与上臂回路部不同的多个功率半导体元件并联连接，且与上臂回路部串联连接；绝缘基板，其至少安装上臂回路部；金属基座，其与安装有上臂回路部的绝缘基板的面的相反侧的面接合，车辆用功率模块的特征在于，上臂回路部具有第一连接导体和第二连接导体，第一连接导体用于使直流电源侧的正极端子与上臂回路部的功率半导体元件的集电极端子电连接，第二连接导体用于使上臂回路部的功率半导体元件的发射极端子与下臂回路部的功率半导体元件的集电极端子电连接，以利用功率半导体元件的开关时流动的电流而在金属基座上形成两个以上的环状电流路径的方式，在绝缘基板上配置上臂回路部的功率半导体元件、第一连接导体及第二连接导体。
而且，将第一连接导体及第二连接导体作为形成在绝缘基板上的电路配线图案。
此外，第一连接导体具有将来自直流电源的电流输入的输入端部，第二连接导体具有多个，且各个第二连接导体具有用于从上臂回路部输出电流的输出端部，从输入端部输入的电流在上臂回路内分路，该分路后的电流分别向多个输出端部供给。
在该情况下，优选多个输出端部夹着输入端部来配置。此外，多个输出端部夹着输入端部且沿上臂回路的一边侧来配置，进而，上臂回路的功率半导体元件配置在靠近与上臂回路的一边相对的另一边侧。
此外，下臂回路部具有第三连接导体和第四连接导体，第三连接导体用于使下臂回路部的功率半导体元件的发射极端子与直流电源的负极侧的端子电连接，第四连接导体用于使下臂回路部的功率半导体元件的集电极端子与上臂回路部的功率半导体元件的发射极端子电连接，以在金属基座上形成两个以上的环状电流路径的方式，在绝缘基板上配置下臂回路部的功率半导体元件、第三连接导体及第四连接导体。
进而，该车辆用功率模块呈矩形，上臂回路部和下臂回路部沿该车辆用功率模块的一边侧来配置，第一连接导体及第二连接导体配置在靠近下臂回路部的一侧，上臂回路部的功率半导体元件经由第一连接导体及第二连接导体而与下臂回路部分离地配置。
在该情况下，第三连接导体及第四连接导体配置在靠近上臂回路部的一侧，下臂回路部的功率半导体元件经由第三连接导体及第四连接导体而与上臂回路部分离地配置。
此外，还具备直流端子，该直流端子与直流电源的正极侧电连接，且用于向第一连接导体供给电流，该直流端子配置在上臂回路部与下臂回路部之间。
此外，该车辆用功率模块呈矩形，串联连接了上臂回路部和下臂回路部的上下臂回路具有三组，并分别输出U相、V相、W相的交流电流，上臂回路部和下臂回路部沿该车辆用功率模块的一边侧来配置，且将构成各相的上臂回路部和下臂回路部作为一组，三组上下臂回路部沿与一边侧呈大致垂直方向的另一边侧，以U相、V相、W相的顺序来配置。
在该情况下，优选该车辆用功率模块的另一边侧的长度比一边侧短。此外，还具备多个上臂控制端子，该上臂控制端子用于与安装在各组的上臂回路部的功率半导体元件的栅极连接，多个上臂控制端子沿该车辆用功率模块的另一边侧且靠近该另一边的大致中央来配置。
根据本发明的车辆用电力变换装置的第一方式，具备上述车辆用功率模块，该车辆用功率模块将由直流电池供给的直流电力变换为交流电力，且将该交流电力向车辆驱动用电动机输出。
车辆用功率模块具有两个，该两个车辆用功率模块向分别不同的电动机输出交流电力。
根据本发明的车辆用电力变换装置的第二方式，其具备上述车辆用功率模块，该车辆用功率模块将从直流电池供给的电流电力变换为交流电力，并将该交流电力向车辆驱动用电动机输出，车辆用电力变换装置的特征在于，具备：平滑用电容器模块，其用于使直流电力平滑化；层叠宽幅导体板，其将车辆用功率模块及平滑用电容器模块电连接；框体，其收容车辆用功率模块和平滑用电容器模块；流路形成体，其形成于框体，且用于使冷却介质流动，车辆用功率模块配置在流路形成体的一面侧，平滑用电容器模块夹着该流路形成体而配置在该流路形成体的另一面侧。
而且，层叠宽幅导体板通过流路形成体的侧部而将车辆用功率模块及平滑用电容器模块电连接。
根据本发明的车辆用电力变换装置的第三方式，其具备上述车辆用功率模块，该车辆用功率模块将从直流电池供给的电流电力变换为交流电力，并将该交流电力向车辆驱动用电动机输出，车辆用电力变换装置的特征在于，具备：平滑用电容器模块，其用于使直流电力平滑化；层叠导体板，其具有平板状正极侧导体板、平板状负极侧导体板和绝缘片，平板状正极侧导体板与车辆用功率模块及平滑用电容器模块的正极侧连接，平板状负极侧导体板与该车辆用功率模块及该平滑用电容器模块的负极侧连接，绝缘片层叠在该正极侧导体板和该负极侧导体板之间，该层叠导体板覆盖上臂回路或下臂回路而配置在车辆用功率模块的上表面，进而与直流端子连接。
而且，车辆用功率模块具有两个，层叠导体板与两个车辆用功率模块的直流端子连接。
根据本发明的车辆用电力变换装置的第四方式，其具备上述车辆用功率模块，该车辆用功率模块将从直流电池供给的电流电力变换为交流电力，并将该交流电力向车辆驱动用电动机输出，车辆用电力变换装置的特征在于，具备：流路形成体，其形成为具有往路和归路的大致U字形，且用于使冷却介质流动；框体，其收容车辆用功率模块及流路形成体，流路形成体的往路形成在上臂回路部的功率半导体元件或下臂回路部的功率半导体元件的下方，且流路形成体的归路形成在下臂回路部的功率半导体元件或上臂回路部的功率半导体元件的下方。
流路形成体具有开口部，车辆用功率模块的金属基座闭塞开口部而安装于流路形成体。
进而，金属基座成形了从流路形成体的开口部向流路形成体的往路及归路突出的散热片。
本发明涉及的半导体装置使用至少一个能够利用开关使功率半导体元件的两端的电位短路、开路的功率半导体元件，其中，具备：功率半导体元件，其为薄板状且两面具有电极，绝缘基板，其在一面上至少具有第一配线图案、第二配线图案、第三配线图案三个配线图案，金属基座，其固接在绝缘基板的与配置有配线图案的面相反的一侧的面上，在绝缘基板的第一配线图案上电连接功率半导体元件的电极的单面，且将功率半导体元件的电极的另一面与第二配线图案及第三配线图案电连接，第一配线图案呈大致T字形，并将第二、第三配线图案配置在第一配线图案的大致T字的竖杠的两侧，构成第一配线图案、功率半导体元件、第二配线图案的第一电流路径、和第一配线图案、功率半导体元件、第三配线图案的第二电流路径这两个往复的回弯的电流路径，利用功率半导体元件的开关时流动的电流，在金属基座产生两个且涡旋相互反向的感应涡电流。
而且，具备第一回路及第二回路，且第一回路及第二回路具备带有配线图案的绝缘基板，构成第一回路和第二回路的串联回路，利用功率半导体元件的开关，从第一回路和第二回路的连接点交替输出串联电路的两端的电位。
根据本发明，能够降低半导体装置的电感，并能够抑制体积的增加。
进而，在使用了上述半导体装置的电力变换装置中，能够实现电感的降低，并能够抑制体积的增加。
进而，利用低电感安装，减少开关元件的发热，减少开关元件的使用量，实现小型、低成本。
附图说明
图1是使用了本实施方式涉及的电力变换装置200的混合动力汽车的能量传递路径的框图。
图2表示本实施方式涉及的一个电力变换装置200的电路结构图。
图3是电力变换装置200的全体结构的外观立体图。
图4是本实施方式涉及的电力变换装置内部的主要部件的分解立体图。
图5是表示具有冷却水流路19的框体12的铝铸造品的图。
图6(a)是本实施方式涉及的功率模块(半导体装置)的上方立体图，图6(b)是该功率模块的俯视图。
图7是本实施方式涉及的功率模块(半导体装置)的直流端子的分解立体图。
图8是使功率模块箱302局部透明的剖面图。
图9(a)是取出功率模块300的结构部件即金属基座304和三个上下臂串联回路中的一个来表示的图，图9(b)是金属基座304、电路配线图案及绝缘基板334的分解立体图。
图10(a)～(c)是加压冲压的工序的示意图。
图11(a)是交流端子159的立体图，图11(b)是交流端子159的侧视图。
图12(a)是其他实施方式涉及的交流端子159的立体图，(b)是其侧视图。
图13是其他实施方式涉及的交流端子159的立体图。
图14(a)是本实施方式涉及的电力变换装置200中仅取出电容器模块500、直流侧导体板700及两个功率模块300的立体图。图14(b)是直流侧导体板700的分解立体图。
图15(a)表示图14所示的功率模块300和直流侧导体板700的连接部位380(参照图14(a))的放大图，图15(b)表示直流侧导体板700的连接部位390的放大图(参照图14(a))。
图16是按时间的经过顺序(A)、(B)、(C)来表示下臂用IGBT330导通(turn on)时的电流的流动回路的图。
图17是表示下臂用IGBT330从关断状态(OFF)变为导通状态(ON)时，IGBT330的集电极电流606(实线)、集电极电压604(单点划线)、栅极电压602(虚线)的时间变化的波形的图。
图18是以时间的经过顺序(A)、(B)、(C)来表示下臂的IGBT330截止(关断)时的电流流动的回路的图。
图19是表示下臂的IGBT330截止(关断)的栅极电压622、集电极电流624、集电极电压626的波形的图。
图20是表示本实施方式涉及的电容器模块的外观结构的立体图。
图21是为了了解图20所示的电容器模块500，表示填充树脂等填充材料522之前的状态的立体图。
图22是表示电容器模块500的详细构造即层叠导体固定有电容器单元514的构造的图。
具体实施方式
在以下说明的实施方式中，除了能够降低电感的效果或者抑制体积的增加的效果以外，还能够实现产品制作上的各种效果。以下，说明这些效果。
如上所述，除了上述的本发明欲解决的技术问题或发明目的、效果的部分所记载的技术问题、作用、效果以外，以下所叙述的本发明的实施方式解决产品化面对的各种问题，并实现各种效果，因此，在参照附图进行说明之前，对于代表性的应改善改良的技术问题和效果以及解决该技术问题并实现效果的技术概要进行说明。
[关于降低电感的说明]
关于降低电气电路的电感的研究中，具有如下三个方面。第一方面是功率模块的电感降低。第二方面是电容器模块的电感降低。第三方面是功率模块和电容器模块的连接电路的电感降低。第四方面是功率模块内置的电路的电感降低。最期望实施全部上述第一至第四方面。但是，即使实施四个方面中的一个方面也具有效果，进而通过实施四个方面中的两个方面具有更优选的效果。
对于第一方面即功率模块的电感降低进行说明。功率模块内置逆变回路所使用的半导体元件的芯片。功率模块设有用于接受或供给直流电力的直流端子。将从直流端子至半导体元件的直流导体形成由正极用导体板和负极用导体板夹着绝缘材料重叠而形成的层叠构造。通过该层叠构造，能够大幅降低从直流端子到半导体元件的电气回路的电感。进而，对搭载半导体芯片的电路基板的布局进行研究，实现低电感。
对于第二方面即电容器模块的电感降低进行说明。电容器模块的构造为在具有正极导体板和负极导体板的层叠导体上并列配置多个电容器单元，将各电容器单元的两端的电极与所述正极导体板和负极导体板连接。通过该构造，能够降低电容器模块内部的电感。此外，在后述的实施方式中，具有正极导体板和负极导体板的层叠导体在层叠状态下从电容器模块向外突出地延伸，形成电容器模块的直流端子。由于内部的层叠构造的导体板连续延伸而形成电容器模块的端子，因此能够降低电感。
对于第三方面即功率模块和电容器模块的连接电路的电感降低，通过夹着绝缘物的层叠导体来构成，并在连接部构成作为层叠状态的连接端子形状来实现。
对于第四方面即功率模块中内置的电路的电感降低进行说明。构成功率模块内的电路的开关元件配置为在开关时流动的电流相对于搭载有开关元件的金属基座板形成小环。由此，利用该小环电流的周围产生的磁通量而在金属基座板上产生感应电流。在该感应电流周围产生的磁通量的朝向与所述的小环电流的周围所产生的磁通量的朝向为相反方向，磁通量相互抵消。由此，能够降低功率模块内的回路的电感。
[关于电力变换装置的小型化的说明]
由以下五个方面来说明关于电力变换装置的小型化的研究。第一方面为将冷却水流路配置在电力变换装置的框体的大致中间，利用冷却水流路的两面来进行冷却，由此实现电力变换装置的小型化。第二方面是通过在冷却水流路的侧部和框体之间设置用于进行功率模块和电容器模块的电连接的空间，由此实现电力变换装置的小型化。第三方面是沿冷却水流路的冷却水的流路方向并列配置两组功率模块，由此电气配线简单化，可以小型化。第四方面是功率模块的构造的改善。第五方面是电容器模块的构造的改善。上述方面各具效果，通过组合实施上述方面，能够得到更大的效果。
对于第一方面进行说明。具有在电力变换装置的框体的大致中央配置冷却水流路，利用冷却水流路的两面来进行冷却的构造。通过该构造，冷却效率提高，有利于小型化。进而，在以下的实施方式中，在冷却水流路的一侧配置功率模块，在冷却水流路的另一侧配置电容器模块，能够减小功率模块和电容器模块的冷却构造所需要的体积，结果，能够实现电力变换装置的小型化。
进而，作为其他的研究方面，对于冷却水流路的位置在配置有功率模块的一侧配置用于驱动功率模块内部的半导体元件的驱动回路，从而能够实现功率模块与驱动回路的连接的简单化，并能够实现小型化。
此外，作为其他的研究方面，在冷却水流路的一侧的面上配置功率模块，并在冷却水流路的另一侧的面上设置辅机用的逆变器装置，从而提高冷却效率，结果可以实现电力变换装置的小型化。在此，辅机用的逆变器装置例如是用于车辆用的空气调节器的驱动用马达的逆变器装置或者用于液压泵用马达的逆变器装置等。进而，通过在冷却水流路的另一侧设置辅机用的逆变器装置和电容器模块，除了能将电容器模块作为车辆驱动用旋转电机的平滑用电容器使用，也可以作为辅机用逆变器的平滑电容器来使用。从而，能够将电路结构简单化，并能够将电力变换装置进一步小型化。
对于第二方面进行说明。沿呈大致长方形的框体的一侧的边形成冷却水流路，并在与所述一侧的边垂直的方向上的流路的侧部与框体之间设置使冷却水流路的一侧空间与另一侧空间相连的孔即贯通的空间。通过该空间，形成使设置于冷却水流路的一侧的电气部件与设置于冷却水流路的另一侧的电气部件电连接的构造。能够经由该贯通的空间进行必要的电连接，能够实现连接的简单化，并能够实现电力变换装置的小型化。
对于第三方面进行说明。在以下的实施方式中，沿呈大致长方形的框体的一侧的边形成冷却水流路，在该冷却水流路的冷却水的流动的方向上并列配置两组功率模块。进而，将该两组功率模块的直流侧端子与交流侧端子设置在与冷却水的流动方向垂直的方向上。通过此种配置及构造，能够将冷却水流路与框体之间的空间用于端子的配置，能够将电力变换装置小型化。此外，由于与两组功率模块的并列设置方向大致平行地配置两组功率模块的端子(图14的交流端子159)，因此，能够减小相互干涉的可能性，且与交流端子连接的交流母线(bus bar)的弯绕变短，能够实现小型化。
对于第四方面的功率模块的小型化进行说明。后述的两组功率模块具有同样的构造。在各功率模块中，由逆变回路的上臂与下臂构成的串联回路与3相交流的U相、V相和W相对应地设置。由于并列设置上述串联回路，因此，能够整齐排列配置各串联回路的半导体芯片，有利于功率模块的小型化。
此外，在以下的实施方式中，构成逆变回路的半导体元件经由绝缘层固定在散热用金属板，并且形成从半导体元件之上供给用于向功率模块供给直流电力的直流导体的构造。即，形成如下构造：在半导体元件的一侧设置散热用金属板，并在半导体元件的另一侧配置直流导体。利用该构造，功率模块自身小型化，有利于电力变换装置的小型化。
对第五方面即关于电容器模块的改善进行说明。电容器模块具有如下构造：在层叠构造的正极及负极导体板上并列设置多个电容器单元，各电容器单元的正极和负极与正极及负极导体板电连接。电容器模块具有并列设置多个固定了电容器单元的层叠构造的导体板的结构，能够以比较小的形状来制造大容量的电容器模块。此外，电容器模块的小型化有利于电力变换装置的小型化。
进而，作为电容器单元，使用卷绕了薄膜和薄的绝缘部件的薄膜电容器，并将薄膜电容器以其外周面与层叠构造的导体板的面相对的方式固定，从而能够将电容器模块自身小型化，并且能够形成耐振动等强的构造，并提高可靠性。
进而，在层叠构造的导体板的长边方向上排列多个电容器单元，在导体板的宽度方向上配置电容器单元的电极，通过上述构造，电容器单元与导体板的连接变得容易，生产率提高。
对于与上述的本发明欲解决的技术问题或目的效果不同的其他问题，以下说明的实施方式予以解决并实现新的效果。以下说明新的欲解决的问题。
[可靠性的提高]
在以下记载的实施方式中，形成在冷却水流路的侧部与框体之间贯通的空间，进行功率模块与电容器模块的连接。在与冷却水流路不同的位置形成空间，并经由该空间进行上述连接，因此，难以受到冷却水的影响，可靠性提高。
[生产率的提高]
进而，冷却部的框体构成如下形态：在用于冷却功率模块的散热片的冷却水通路的冷却水空间外连接直流母线，且该直流母线连接功率模块和电容器，且冷却部的框体具有环绕冷却水路的包围空间，实现电力装置的全体冷却构造的简单化、小型化，提高组装性。除此以外，冷却水空间内的冷却水经由冷却水框体而作用于电容器的冷却。
[冷却效率的提高]
本实施方式涉及的电力变换装置具备如下构造：在单侧具有散热片的功率模块(半导体模块)的内部收容逆变器装置的上下臂的串联回路，并将功率模块插入冷却部内，以冷却水直接冷却散热片。此外，通过采用在形成冷却水的流路的冷却部的框体内内置功率模块和直流电源的平滑用电容而层叠的结构，即由功率模块和电容器夹着水路的层叠构造，由此提高冷却效率，且由于冷却效率的提高而实现电力变换装置的小型化。
此外，冷却水从长方形的框体的短边侧插入冷却水流路，且冷却水流路形成沿长方形的框体的长边延伸，并再次沿框体的长边返回的形状。两组功率模块配置为分别由去往及返回冷却水流路进行冷却，提高冷却效率。此外，构成逆变回路的上臂的芯片的位置和构成下臂的芯片的位置处在分别与去往和返回的所述冷却水流路对应的位置，因此，冷却效率提高。此外，该冷却效率的提高对于可靠性的提高或装置的小型化也带来好的影响。以上的说明中，对于本发明的实施方式中的效果和解决的问题概要地进行了说明。
接下来，参照附图，对于本发明的实施方式涉及的电力变换装置进行说明。作为本发明的实施方式涉及的电力变换装置的代表例，对于适用于混合动力汽车的车辆用的电力变换装置进行说明。
而且，在本实施方式的结构最优选作为汽车或卡车等车辆驱动用电力变换装置，但除此以外的电力变换装置、例如电车或船舶、航空器等电力变换装置、以及作为驱动工厂的设备的电动机的控制装置使用的产业用的电力变换装置、或者驱动家庭的太阳光发电系统或电化产品的控制装置中使用的家庭用电力变换装置也可适用。
图1是使用了本实施方式涉及的电力变换装置的混合动力汽车的能量传递路径的框图。图2表示本实施方式涉及的一个电力变换装置的电路结构图。
对于本发明的实施方式涉及的车辆用的电力变换装置(逆变器)来说，搭载环境和工作环境等条件严格。车辆驱动用逆变器装置是对驱动用的电动机进行控制的控制装置，将从构成车载电源的车载电池或车载发电装置供给的直流电力变换为规定的交流电力，并控制电动机的驱动。此外，电动机也具有作为发电机的功能，车辆驱动用逆变器装置也具有根据减速等运转模式而发电，将交流电力变换为直流电力的功能。变换后的直流电力用于向车载电池蓄电或向其他的驱动用逆变器供给并用于电动机的驱动。
图1的混合动力电气汽车(以下表记为“HEV”)110具备两个车辆驱动用的系统。其一为将化石燃料或氢等燃料作为能量源，并将内燃机即发动机120作为动力源的发动机系统121。发动机系统121除了使用燃料132并由发动机120来驱动车辆以外，还通过动力分配机构122向电动发电机194传递动力。另一车辆驱动用系统为将电池的电力作为能量源，将电动发电机192、194作为动力源的车辆用电气系统250。上述两个系统相互交换发动机转速、转矩指令等信息。例如，发动机120的动力的一部分通过动力分配机构122由电动发电机194发电，并变换为电能。电能用于电池136的充电或另一电动发电机192的驱动。电动发电机192、194为同步机或感应机，根据运转模式作为电动机或作为发电机工作，因此，在此表记为电动发电机。
在车体的前部轴支撑有前轮车轴114，并使其能够旋转。在前轮车轴114的两端设有一对前轮112。在车体的后部轴支撑有后轮车轴(省略图示)，并使其能够旋转。在后轮车轴的两端设有一对后轮。在本实施方式的HEV中，采用将利用动力进行驱动的主轮设为前轮112，并将联动的从轮设为后轮的所谓前轮驱动方式，但也可采用后轮驱动方式。
在前轮车轴114的中央部设有前轮侧差动齿轮(以下表记为“前轮侧DEF”)116。前轮车轴114与前轮侧DEF116的输出侧机械连接。前轮侧DEF116的输入侧机械地连接有变速器118的输出轴。前轮侧DEF116是将由变速器118变速而传递的旋转驱动力向左右的前轮车轴114分配的差动式动力分配机构。在变速器118的输入侧机械地连接有电动发电机192的输出侧。在电动发电机192的输入侧经由动力分配机构122机械地连接有发动机120的输出侧及电动发电机194的输出侧。而且，电动发电机192、194及动力分配机构122收容在变速器118的框体的内部。
在本实施方式中，电动发电机192、194为转子具备永久磁铁的同步机。向定子的电枢绕组供给的交流电力由逆变器装置140、142来控制，由此控制电动发电机192、194的驱动。逆变器装置140、142电连接有电池136，电池136与逆变器装置140、142的相互之间可以进行电力的授受。
逆变器装置140、142对向电动发电机192、194供给的交流的相位和频率、电流进行控制。例如，通过向电动发电机192、194的转子的旋转供给超前相位的交流电力，电动发电机192、194产生转矩。另一方面，通过产生滞后相位的交流电力，电动发电机192、194作为发电机工作，电动发电机192、194成为再生制动状态的运转。
在本实施方式中，具备由电动发电机192及逆变器装置140构成的第一电动发电单元、和由电动发电机194及逆变器装置142构成的第二电动发电单元这两个电动发电单元，根据运转状态将其分开使用。即，在利用来自发动机120的动力来驱动车辆的情况下，在辅助车辆的驱动转矩时，将第2电动发电单元作为发电单元，由发动机120的动力使第2电动发电单元工作进行发电，并利用由该发电得到的电力将第1电动发电单元作为电动单元来工作。此外，在同样的情况下，在辅助车辆的车速时，将第1电动发电单元作为发电单元，由发动机120的动力使第1电动发电单元工作进行发电，并利用由该发电得到的电力将第2电动发电单元作为电动单元来工作。
此外，在本实施方式中，通过利用电池136的电力来使第1电动发电单元作为电动单元工作，仅利用电动发电机192的动力就能够驱动车辆。进而，在本实施方式中，将第1电动发电单元或第2电动发电单元作为发电单元，利用发动机120的动力或来自车轮的动力而使其工作并发电，由此能够进行电池136的充电。
电池136进一步作为用于驱动辅机用的电动机195的电源来使用。作为辅机，例如为驱动空气调节器的压缩机的马达、或者驱动控制用的液压泵的马达。从电池136向逆变器装置43供给直流电力，并在逆变器装置43中变换为交流电力，供给到电动机195。逆变器装置43具有与逆变器装置140或142同样的功能，控制向电动机195供给的交流的相位或频率、电流。电动机195的容量比电动发电机192或194的容量小，因此逆变器装置43的最大变换电力比逆变器装置140或142小。但是，逆变器装置43的电路结构基本上与逆变器装置140或142的电路结构相同。
逆变器装置140或142及43利用开关将直流电力变换为交流电力。为了供给开关时急剧的电流，邻近连接电容器模块500。上述的逆变器装置及电容器模块由于开关时或导通损失(电阻抗)而发热。因此，为了减小电力变换装置的体积并降低成本，期望减小发热并提高冷却能力。在以下叙述的电力变换装置200中，能够实现损失的降低、冷却能力的提高。
此外，逆变器装置140或142与逆变器装置43和电容器模块500内置在一个框体内，实现配线的简单化和噪音降低。
而且，在本实施例中，对于组合了发动机系统121和车辆用电气系统250的HEV进行了说明，但也可适用于将能够从车辆的外部供给电力的车辆外部连接部260设置于车辆，并能够从外部向电池136充电的HEV，或者适用于没有发动机系统121且在车辆用电气系统250上设有能够从车辆外部供给电力的连接部的车辆。
此外，也可适用于没有发动机系统且车辆用电气系统250的电池为将从外部供给的氢等燃料直接变换为电的燃料电池的车辆，进而适用于将充放电用电池与该燃料电池并联连接，且充放电用电池设有能够从车辆的外部供给电力的连接部的车辆。
图2表示电力变换装置200中作为代表例的逆变器装置140的电路结构图。其以外的逆变器装置142、43也由同样的电路来构成。
如图2所示，逆变器装置140具备功率模块300和驱动器电路174，利用来自控制电路172的信号使驱动器电路174工作，使功率模块300的IGBT开关。
驱动器电路174搭载在逆变器装置140内，进而配置在功率模块300的上方且在功率模块300的附近。由此，能够缩短逆变器装置140与驱动器电路174的信号线的配线，因此能够防止逆变器装置140的开关频率进入信号线。逆变器装置140的开关频率为比从驱动器电路174发送的控制信号小的频率。由此，能够避免逆变器装置140及驱动器电路174的误动作。
在本实施方式中，功率模块300具备开关到高电位的上臂的IGBT328(绝缘栅极型双极晶体管)及二极管156、和开关到低电位的下臂的IGBT330及二极管166。进而，功率模块300具有三个上下臂串联电路150，用于三相交流电动机。各个上下臂串联电路150的中点部分(中间电极169)通过交流端子159而与向电动发电机192的交流电力线(交流母线)186连接。
如图2所示，IGBT328或330具备集电极153、163、发射极(驱动用发射极端子155、165)、栅极(栅极端子154、164)。利用施加在栅极上的电压，IGBT开关，对从集电极向发射极方向的电流的导通、截止进行控制。二极管156、166具备阴极及阳极两个电极，能够使电流从阳极向阴极的方向流动。如图所示，将二极管的阴极与IGBT的集电极电连接，将二极管的阳极与IGBT的发射极电连接。由此，IGBT不能流过的从发射极向集电极方向的电流由二极管代替使其流过。在此，将该连接称为二极管相对于IGBT逆并联连接。利用该逆并联连接，即使IGBT截止，在逆变器内形成电流流到对臂的二极管的回路，能够不使马达电流中断地流过。作为开关用功率半导体元件，在使用MOSFET(金属氧化物半导体型场效应晶体管)来代替IGBT的情况下，由于MOSFET能够使电流逆向流动，因此也可省略二极管。
如图2所示，上臂的IGBT328的集电极153经由正极端子(P端子)157而与电容器模块500的正极电连接(由直流母线连接)，下臂的IGBT330的发射极经由负极端子(N端子)158而与电容器模块500的负极侧电连接(由直流母线连接)。位于各臂的中点部分(上臂的IGBT328的发射极与下臂的IGBT330的集电极的连接部分)的中间电极169经由交流连接器188而与电动发电机192的交流端子连接。利用该回路，当上臂的IGBT328导通时，从中间电极169输出正极电位。相反地，当下臂的IGBT330导通时，从中间电极169输出负极电位。由此，向电动发电机的交流端子施加脉冲状的正极电位及负极电位，并利用脉冲的时间宽度的粗密来形成交流电位而向电动发电机流过交流电流，驱动电动机。通过改变该脉冲的时间宽度的粗密，对电力进行控制，即对电动机的转矩进行控制。将其称为PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制。
图2所示的电容器模块500配置在逆变器装置140和电池136之间，为了在开关时瞬时地供给电流，配置在电力变换装置200内的逆变器装置140的邻近。在电力变换装置200内，在逆变器装置140(功率模块300)的直流端子(正极端子314、负极端子316)和连接与电池136相连的外部线缆的直流连接器138之间，电容器模块500相对于电池136并联连接，以使电池136的电压变得平滑。
图2所示的控制电路172具备用于对IGBT328、330的开关时刻进行运算处理的微型计算机(以下称为微机)。作为输入信息，向微机输入电动发电机192所要求的目标转矩值、从上下臂串联回路150向电动发电机192的电枢绕组供给的电流值以及电动发电机192的转子的磁极位置。
目标转矩值是由对发动机和电动机进行混合控制的上位微机输出的、基于指令信号的转矩值。混合控制的上位微机即可搭载于控制电路172、也可另外在车内设置场所用于搭载。如图1所示，在本实施方式中，上位微机搭载于控制电路172，并与发动机控制器131之间交换转矩要求值及发动机转速等信号。
电流值基于从电流检测部180输出的检测信号来检测。为了缩短与微机基板的连接线，电流检测部180设置在电力变换装置200的交流连接器188与功率模块300的交流端子之间。
磁极位置基于从设置在电动发电机192的旋转磁极传感器(未图示)输出的检测信号来检测。在本实施方式中，以检测3相的电流值的情况为例进行说明，但也可检测2相的电流值。
搭载于图2所示的控制电路172的微机根据目标转矩值来运算电动发电机192的d、q轴的电流指令值。进而，根据该运算后的d、q轴的电流指令值和检测出的d、q轴的电流值的差分来运算d、q轴的电压指令值，并将该运算后的d、q轴的电压指令值根据检测出的磁极位置而变换为U相、V相、W相的电压指令值。
并且，微机根据基于U相、V相、W相的电压指令值的基本波(正弦波)与输送波(三角波)的比较而生成脉冲状的调制波，并将该生成的调制波作为PWM(脉冲宽度调制)信号而输出到驱动器电路174。
对于图2所示的驱动器电路174，在对下臂进行驱动的情况下，使PWM信号宽度增加，将其作为驱动信号，并向对应的下臂的IGBT330的栅极输出。另一方面，在对上臂进行驱动的情况下，将PWM信号的基准电位的电平移动到上臂的基准电位的电平后，使PWM信号宽度增加，将其作为驱动信号，并向对应的上臂的IGBT328的栅极分别输出。由此，各IGBT328、330基于输入的驱动信号来进行开关动作。
图2所示的控制电路172及驱动器电路174除了进行IGBT的驱动以外，还进行异常检测(过电流、过电压、过温度等)，保护上下臂串联电路150。因此，向控制部170输入传感信息。例如，在进行过电流检测的情况下，使用搭载有过电流的信号用发射电极端子(未图示)的IGBT，并将该发射电极端子与驱动器电路174内的各臂驱动器电路(IC)连接(未图示)，进行基于各驱动器电路(IC)的过电流检测。
此外，在进行过温度检测的情况下，将设置于上下臂串联电路150的温度传感器(未图示)的温度的信息输入驱动器电路或微机基板。
此外，在进行过电流过电压检测的情况下，对上下臂串联电路150的直流正极侧的电压进行监视。在检测到过电流、过温度、过电压的情况下，使对应的IGBT或者全部的IGBT进行截止动作，或进行使电动机输出降低的控制，从而保护IGBT或电力变换装置进而保护车辆。此时，驱动电路(IC)对截止的速度进行控制，以不使过电压破坏IGBT。在检测到过温度的情况下，进行IGBT的截止动作或降低电动机输出的保护运转。
图3、图4详细说明图1、图2中记载的电力变换装置200的详细的外观结构。与图1和图2相同的附图标记表示相同的部件。
图3是电力变换装置200的全体结构的外观立体图。在底面为大致长方形的框体12的侧面设有对电力变换装置200进行冷却的冷却水的配管(入口配管13、出口配管14)、和向两个电动发电机的交流端子箱17(两个)。除此以外，虽然在图3中不可见，但在与设有冷却水配管的侧面相对的一侧设有直流端子箱。如此，将与外部进行连接的部位全部配置在框体12的侧面。
图4是本实施方式涉及的电力变换装置内部的主要部件的分解立体图。
在框体12的中央部分形成的冷却水流路19之上配置两个功率模块300。在框体12的下部收容固定于下部箱盖16的电容器模块500。功率模块300与电容器模块500夹着冷却水流路19而构成，由此，有效地冷却发热大的功率模块300及电容器模块500。功率模块300和电容器模块500经由直流侧导体板700电连接。对于该电连接，在图15中详细叙述。
搭载有驱动器电路174的驱动器电路基板22配置在功率模块之上的直流侧导体板700的更上方。由此，突出到功率模块300的上部的控制销能够与形成在驱动器电路基板22上的贯通孔钎焊连接。其结果，控制用配线变短，噪音难以侵入控制用配线，能够防止功率模块的误动作。
框体12的下部开口由用于冷却电容器模块500的下部箱盖16来堵塞。此外，框体12的上部开口由用于冷却控制电路172等的金属基座板11来堵塞。进而，上部箱盖10以覆盖该金属基座板11的方式安装于框体12。
在框体12上部，控制电路172收容于由金属基座板11和上部箱盖10形成的空间内。由此，将功率模块300及电容器模块500的高电压系统与控制电路172的低电压系统分离，实现对于控制电路172的噪音屏蔽效果。因此，框体12或上部箱盖10由电传导好的铝材等金属材料来构成。
此外，由于金属基座板11被金属制的上部箱盖10及金属制的框体12夹持，因此金属基座板11与上部箱盖10及金属制的框体12的热传递良好。由此，能够将来自设置于金属基座板11的控制电路172上的发热元件的热量散出到上部箱盖10及框体12。因此，框体12和上部箱盖10由热传导好的铝材等金属材料来构成。
此外，金属基座板11由上部箱盖10及框体12来夹持，进而利用螺钉等固定机构而紧固于框体12。由此，能够提高耐振动性，因此能够在特别容易受到车辆行驶时的振动影响的电力变换装置200的上部设置控制电路172。此外，能够防止控制电路172受到灰尘或湿气的影响。
在冷却水流路19的下侧形成有用于容易进行铝铸造的开口部404，开口部404由水路下部罩420堵塞。此外，在冷却水流路19的下侧安装有辅机用的逆变器装置43。辅机用的逆变器装置43以内置的功率模块的散热金属面与冷却水流路19的下表面对置的方式而固定于冷却水流路19的下表面。来自出入口配管13、14的冷却水流过冷却水流路19，由此使并列设置的两个功率模块300具有的散热片冷却，两个功率模块300整体被冷却。在冷却水流路19的下表面设置的辅机用的逆变器装置43也同时被冷却。
进而，通过设有冷却水流路19的框体12被冷却，在框体12的下部设置的下部箱盖16被冷却。利用该冷却，电容器模块500的热经由下部箱盖16及框体12向冷却水热传递，电容器模块500被冷却。
如此，在框体12的中央部设置冷却水流路19，在其一侧配置车辆驱动用的功率模块300，此外，在另一方侧配置辅机用的逆变器装置43，从而，能够以小的空间效率良好地进行冷却，能够实现电力变换装置整体的小型化。此外，通过将框体中央部的冷却水流路19的主构造与框体12一体地由铝材的铸造来制造，由此除了提高冷却效果，还具有增强冷却水流路19的机械强度的效果。此外，通过采用铝铸造，能够以一体构造来形成框体12和冷却水流路19，热传导变好且冷却效率提高。
在驱动器电路基板22上设有基板间连接器23，该基板间连接器23穿过金属基座板11进行与控制电路基板20的电路群的连接。此外，在控制电路基板20上设有与外部进行电连接的连接器21。利用连接器21与电力变换装置的外部之间进行信号的传送。例如，与作为电池136而搭载在车上的锂电池模块之间进行信号的传送，从锂电池模块发送表示电池的状态的信号或锂电池的充电状态等的信号。
为了与保持在控制电路基板20的控制电路172进行信号的授受而设置基板间连接器23。虽然省略了图示，但设有图2所示的信号线176，经由该信号线176与基板间连接器23，逆变器电路的开关时刻的信号从控制电路基板20向驱动器电路基板22传递。在驱动器电路基板22产生作为驱动信号的栅极驱动信号，并分别施加到功率模块的栅极。
图5是表示具有冷却水流路19的框体12的铝铸造品的图，图5(A)是框体12的立体图，图5(B)是框体12的俯视图，图5(C)是框体12的仰视图，图5(D)是表示图5(B)的AA剖面的图。如图5所示，框体12与设置于所述框体12的内部的冷却水流路19一体地铸造。框体12的上表面或下表面呈大致长方形的形状，在长方形的短边的一侧框体侧面设有用于取入冷却水的入口孔401，并在相同侧面设有出口孔403。
从入口孔401流入冷却水流路19的冷却水沿箭头所示的制冷剂的流动418的方向即长方形的长边流动，在长方形的短边的另一侧侧面的跟前附近，如箭头所示的制冷剂的流动421所示折返。而且，再次沿长方形的长边向箭头所示的制冷剂的流动422的方向流动，并从出口孔403流出。在冷却水流路19的去往侧和返回侧分别各形成有两个开口部400、402。在框体12的流动方向即沿长边的方向上排列固定有功率模块300。支承部410与框体一体成形，且利用各功率模块300能够完全闭塞冷却水流路19的开口。该支承部410位于大致中央，在相对于支承部410的冷却水的出入口侧固定有一方的功率模块300。此外，在相对于支承部410的冷却水的折返侧固定有另一方的功率模块300。利用该支承部410能够提高框体12的刚性，特别是能够降低相对于框体12的流路入口孔401存在的面垂直方向的扭曲。进而，本实施例的框体12由于将支承部410与隔壁408形成十字形的梁，因此能够进一步降低框体12的扭曲。由此，能够抑制水从框体12与功率模块300的间隙向框体12的内部渗漏。上述情况对于由金属基座304来闭塞开口部400、402而形成流路的所谓直接冷却方式特别有效。
冷却水流路19为如上述的折返形状，设有隔开去往侧流路和返回侧流路的隔壁408，该隔壁408与支承部410一体制造。隔壁408起到作为折返通路间的热的传递通路的作用，并起到将冷却水的温度均匀化的作用。通常，冷却水的入口侧与出口侧的温度差变大，产生冷却效率的不均，但通过将该隔壁408与支承部410一体制造，以及跨过由隔壁408形成的往复流路而配置金属基座304，能够保持对于一个功率模块的冷却效率的均匀性。
如图5(B)所示的螺纹孔412用于将出入口侧的功率模块300固定于冷却水流路19，并通过该固定使开口部400密闭。此外，螺纹孔414用于将折返侧的功率模块300固定于冷却水流路19，并通过该固定使开口部402密闭。
靠近出入口侧一侧的功率模块300由从入口孔401流入的冷的冷却水及向出口孔403送出的比较暖的冷却水来冷却。另一方面，靠近流路的折返侧的功率模块300由被靠近出入口侧一侧的功率模块300加热而比从入口孔401流入的冷却水稍暖的冷却水来冷却，但以比靠近出口孔403的冷却水的温度低的温度来冷却。结果，折返冷却通路和两个功率模块300的配置关系为两个功率模块300的冷却效率达到均衡的状态。
此外，由于具有支承部410，流路形成体能够形成冷却水潜入该支承部410正下的隧道型的结构。在框体12的支承部410的下方形成开口部404，进而，由水路下部罩来闭塞该开口部404。利用此种结构，容易由铸造来制造框体12，提高逆变器装置的生产率。
参照附图进行详细说明，图5(C)表示冷却水流路19的背面，与支承部410对应的背面形成有开口部404。利用该开口部404，在支承部410的正下方，不需要支承部410与流路形成体的二重构造，容易通过铸造来进行制造。即，图5(B)的AA剖面图即图5(D)中，支承部410的正下由罩来闭塞，因此，冷却水流路19在从入口孔401到出口孔403之间不具有二重构造。因此，由铸造来制造与冷却水流路19一体成形的框体12时的生产率提高。进而，框体12的一体成形的成品率也提高。
此外，图5所示的框体构造具有适合于铸造生产、特别铝模铸生产的构造。即，具有能够以接近完成的形状来制造冷却水流路19和框体12的一体构造。将由箭头所示的制冷剂的流动421表示的水路的折返部分作为开口部402的一部分，由此能够将折返部分一体铸造。即，通过在开口部402固定功率模块300，完成折返通路。进而，通过将功率模块300用于冷却，能够使装置整体小型化。
在直接冷却式的功率模块中，如上所述的框体12能够分别收容两个功率模块，因此不需要具有大型且复杂结构的单一的功率模块。因此，功率模块的成品率提高，其结果，能够降低逆变器装置的制造成本。
在冷却水流路19的侧部与长方形的长边之间形成有贯通孔406，该贯通孔406使通路的上侧和下侧贯通。由于夹着冷却水流路19而在两侧安装电气部件，因此需要两侧的电气部件的电连接。贯通孔406是用于进行冷却水流路19的两侧的电气部件的电连接的孔。
此外，功率模块300与框体12的密封件、以及水路下部罩420与框体12的密封件使用O型密封环424。在功率模块300及水路下部罩420的安装工序之后马上进行上述O型密封环424的气密检查。具体来说，首先将水路下部罩420安装于框体12，然后将功率模块300安装于框体12。之后，通过向框体12内压入空气的方式或者流入液体的方式的任一种来实施O型密封环424的气密检查。由此，在逆变器装置的制造工序的初始阶段，能够进行O型密封环424的气密检查、即进行水路的水泄漏的检查，能够在早期去除不良产品，具有提高生产率的效果。此种水路的水泄漏检查对于由金属基座304等形成流路的直接冷却方式的逆变器装置是特别重要的。此外，水路下部罩420和框体12的密封件也可代替本实施例的O型密封环424，而将液状的密封材料涂敷在水路下部罩420与框体12的接合部。由此，逆变器装置的制造的自动化变得容易，生产率提高。
以下，参照图6～图13，对本实施方式涉及的电力变换装置的功率模块300的详细构造进行说明。
图6(a)是本实施方式涉及的功率模块(半导体装置)的上方立体图，图6(b)是该功率模块的俯视图。图7是本实施方式涉及的功率模块(半导体装置)的直流端子的分解立体图。图8是为了容易理解直流母线的构造，使功率模块箱302局部透明的剖面图。
300表示功率模块，302表示功率模块箱，304表示金属基座，305表示散热片(参照图8)，314表示直流正极端子，316表示直流负极端子，318表示绝缘纸(参照图7)，320U、320L表示功率模块的控制端子，328表示上臂用IGBT，330表示下臂用IGBT，156、166表示二极管，334表示绝缘基板(参照图8)，334k表示绝缘基板334上的电路配线图案(参照图8)，334r表示绝缘基板334下的电路配线(参照图8)。
功率模块300大致包括：半导体模块部、金属基座304、与外部连接的连接端子(直流正极端子314或控制端子320U等)。半导体模块部包含由树脂材料等形成的功率模块箱302内的配线。金属基座304例如由Cu、Al、AlSiC等金属材料构成。而且，功率模块300具有用于与电动机连接的U、V、W相的交流端子159、用于与电容器模块500连接的直流正极端子314及直流负极端子316，并将上述端子作为与外部连接的端子。
此外，在半导体模块部的绝缘基板334之上设有上下臂的IGBT328、330，二极管156、166等，其由树脂或硅凝胶(未图示)来保护。绝缘基板即可是陶瓷基板，也可是薄的绝缘片。金属基座304为了浸入冷却水流路而向冷却水有效地散热而在绝缘基板334的相反侧具有散热片305。
如图8所示，在金属基座304的一侧的面上设有构成逆变器回路的IGBT或内置有二极管的树脂制的功率模块箱302。在金属基座304的另一侧的面上利用钎焊等一体形成有散热片305。此外，也可利用锻造来一体成形金属基座304和散热片305。通过由锻造来一体成形金属基座304和散热片305，能够提高功率模块300的生产率，并能够实现从金属基座304到散热片305的热传导率的提高。由此，能够提高IGBT及二极管的散热性。此外，通过将金属基座304的维氏硬度形成在60以上，能够抑制由于温度循环而产生的金属基座304的棘轮变形，并能够提高金属基座304与框体12的密封性。进而，如图8(a)所示，与上下臂分别对应地设置有散热片305。上述的散热片305从往复的冷却水流路19设有的开口向水路内突出。金属基座304的散热片305周边的金属面用于封闭设置于冷却水流路19的开口。
而且，本实施方式的散热片305的形状为销形，但作为其他的实施方式，也可是沿冷却水的流动方向形成的直线形。在散热片305的形状使用直线形的情况下，能够降低用于使冷却水流动的压力，另一方面，在使用销形的情况下，能够提高冷却效率。
在金属基座304的一侧的面上固定绝缘基板334，在绝缘基板334之上，由焊料337固定有上臂用的IGBT328及二极管156、或下臂用的IGBT330及二极管166的芯片。
图6(b)是表示配置结构图和其功能的说明图，配置结构图表示具体以何种配置来在绝缘基板334之上设置上下臂串联电路。绝缘基板334由固接于金属基座304的热传导性好的陶瓷构成。图6(b)所示的IGBT328、330和二极管156、166通过分别并联连接两个芯片而构成上臂、下臂，由此增大可向上下臂通电的电流容量。
如图7所示，功率模块300中内置的直流端子313(图7的虚线部)构成为夹着绝缘纸318而层叠直流负极端子316和直流正极端子314的层叠构造。此外，将直流负极端子316、直流正极端子314的端部相互向相反方向弯曲，形成用于与直流侧导体板700和功率模块300电连接的负极侧连接部316a及正极侧连接部314a。通过设置两个与直流侧导体板700连接的正极侧连接部314a，从负极侧连接部316a及正极侧连接部314a至三个上下臂串联回路的平均距离大致相等，能够降低功率模块300内的寄生电感的不均。
此外，如图7所示，当层叠组装直流正极端子314、绝缘纸318、直流负极端子316时，各自的正极侧连接部314a、负极侧连接部316a形成相互向相反方向弯曲的构造。通过将绝缘纸318沿负极侧连接部316a弯折，确保正极、负极的端子的绝缘沿面距离。当需要耐热时，绝缘纸318使用聚酰亚胺或间位(メタ)系芳族聚酰胺纤维、复合有提高了抗漏电性的聚酯等的密封材料。此外，当考虑针孔等缺陷，提高可靠性时，重叠两片绝缘纸318。此外，为了防止破损或开裂，在拐角部设置圆角，或者为了不使端子的边缘接触绝缘纸，使冲孔时的塌边面(由冲孔加工时使边缘成为R状的面)形成为面向绝缘纸318的方向。在本实施例中，作为绝缘物使用绝缘纸，但作为其他的例子，也可在端子上涂敷绝缘物。为了降低寄生电感，例如，600V耐压的功率模块时，将正极、负极间的距离设为0.5mm以下，绝缘纸的厚度设为其一半以下。
此外，如图7所示，直流正极端子314及直流负极端子316具有用于与电路配线图案334K连接的连接端314K、316K。各个连接端314K、316K相对于U、V、W各相各存在两个。由此，如后所述，在各相的每个臂上能够与形成有两个小环状(loop)电流路径的电路配线图案相连接。此外，各连接端314K、316K向电路配线图案334K的方向突出，且为了形成与电路配线图案334K的接合面，其前端部弯曲。连接端314K、316K与电路配线图案334K经由焊料等连接。此外，也可利用超声波焊接来直接连接金属彼此。
功率模块300尤其是金属基座304由于温度循环而膨胀及收缩。由于该膨胀及收缩，连接端314K、316K与电路配线图案334K的连接部有产生龟裂或断裂之虞。
因此，在本实施方式涉及的功率模块300中，如图7所示，将直流正极端子314和直流负极端子316层叠而成的层叠平面部319构成为相对于搭载有绝缘基板334一侧的金属基座304的平面为大致平行。由此，层叠平面部319能够与由上述的膨胀及收缩所产生的金属基座304的弯曲相对应地进行弯曲动作。因此，对于金属基座304的弯曲，能够减小与层叠平面部319一体形成的连接端314K、316K的刚性。因此，能够缓解施加在连接端314K、316K与电路配线图案334K的接合面的垂直方向上的应力，并能够防止该接合面的龟裂或断裂。
而且，本实施方式涉及的层叠平面部319形成为层叠平面部319的宽度方向的长度比进深方向的长度大，以能够与金属基座304的宽度方向及进深方向这两方向的弯曲相对应地进行弯曲动作。例如，将层叠平面部319的宽度方向的长度设为130mm，进深方向的长度设为10mm。此外，直流正极端子314及直流负极端子316的各个层叠平面部319的厚度比较薄地设定为1mm，以容易地进行弯曲动作。
图9(a)是取出功率模块300的结构部件即金属基座304和三个上下臂串联回路中的一个来表示的图。图9(b)是金属基座304、形成有电路配线图案334k、334r的绝缘基板334、包含上部配线的金属线336的IGBT328、330、二极管156、166、交流端子159、接线端子370的分解立体图。而且，为了说明方便，省略直流端子313。
如图9(a)所示，上下臂串联回路150具备：上臂回路151、下臂回路152、用于连接上述上下臂回路151、152的接线端子370、用于输出交流电力的交流端子159。
此外，如图9(b)所示，在金属基座304之上设置的上臂回路151具备：形成有电路配线图案的绝缘基板334、在绝缘基板334的电路配线图案334k之上设置的IGBT328及二极管156。
在IGBT328及二极管156的背面侧设置的电极与电路配线图案334k钎焊接合。
形成有电路配线图案的绝缘基板334的背面形成没有图案的所谓满版图案。该绝缘基板的背面的满版图案与金属基座304钎焊接合。
下臂回路152也与上臂同样具备：配置在金属基座304之上的绝缘基板334、配线在该绝缘基板334之上的电路配线图案334k和安装在该电路配线图案334k之上的IGBT330及二极管166。
此外，IGBT330及二极管166的背面侧的电极与电路配线图案334k钎焊接合。而且，本实施方式中的各相的各臂将并联连接了IGBT328及二极管156的回路部作为一组，且并联连接两组该回路部而构成。并联连接几组该回路部由向电动发电机192通电的电流量来确定，在需要流过比本实施方式涉及的电动发电机192所通电的电流更大电流的情况下，并联连接三组或更多的回路部。相反，在能够以小的电流来驱动电动机的情况下，各相的各臂由一组回路部来构成。
使用图9(b)来说明功率模块300的电流路径。向功率模块300的上臂回路流动的电流流过如下路径：(1)从未图示的直流正极端子314至连接导体部371U的路径、(2)从连接导体部371U经由元件侧连接导体部372U至上臂用IGBT328及上臂用二极管156的一侧电极(与元件侧连接导体部372U相连一侧的电极)的路径、(3)从上臂用IGBT328及上臂用二极管156的另一侧的电极经由金属线336至连接导体部373U的路径、(4)从连接导体部373U经由接线端子370的连接部374U、374D至连接导体部371D的路径。而且，如上所述，上臂将两组回路部并联连接而构成，且回路部将IGBT328和二极管156并联连接。从而，在上述(2)的路径中，电流在元件侧连接导体部372U分路为两支，该分路后的电流分别向两组回路部流动。
此外，向功率模块300的下臂回路流动的电流流过如下路径：(1)从连接导体部371D经由元件侧连接导体部372D至IGBT330及二极管166的一侧电极(与元件侧连接导体部372D相连一侧的电极)的路径、(2)从下臂用IGBT330及下臂用二极管166的另一侧电极经由金属线336至连接导体部373D的路径、(3)从连接导体部373D至未图示的直流负极端子316的路径。而且，与上臂相同，下臂将两组回路部并联连接而构成，且回路部将IGBT330和二极管166并联连接。从而，在上述(1)的路径中，电流在元件侧连接导体部371D分路为两支，该分路后的电流分别向两组回路部流动。
在此，用于对上臂回路的IGBT328(及二极管156)和未图示的直流正极端子314进行连接的连接导体部371U配置在绝缘基板334的一边侧的大致中央部附近。而且，IGBT328(及二极管156)安装在与连接导体部371U的配设位置相反的绝缘基板334的另一边侧附近。此外，在本实施方式中，具备的两个连接导体部373U在绝缘基板334的所述一边侧以夹着连接导体部371U的方式配置成一列。
此种电路图案及安装图案，即绝缘基板334上的电路配线图案由大致T字形的配线图案和在该配线图案的大致T字的竖杠(371U)的两侧的两个配线图案(371U)来构成。而且，通过从连接导体部371U、373U安装端子，IGBT328的开关时的过渡电流路径成为如图9(b)的箭头所示的下臂导通时的过渡的电流350(虚线)那样的M字状的电流路径。即成为两个小环状电流路径(箭头方向为下臂导通时，参照图16)。在该两个小环状电流路径的周边产生下臂导通时的过渡电流形成的图9(b)的实线350H表示的磁场。利用该磁场350H，配置在绝缘基板334的下方的金属基座304感应出涡电流340。该涡电流340产生抵消磁场350H的方向的磁场340H，因此能够降低上臂回路中产生的寄生电感。
此外，上述的两个小环状(loop)电流形成两个在绝缘基板334上流动的电流彼此相抵消的回弯(U turn)电流。因此，如图9(b)的磁场350H在功率模块300的内部能够产生更小的环状磁场，因此能够降低寄生电感。进而，开关时产生的磁场环变小，能够将磁场环封入功率模块的内部。因此，能够降低向功率模块外的框体的感应电流，并能够防止控制基板的误动作、或向电力变换装置的外部的电磁噪声。
下臂回路侧也构成与上述的上臂同样的电路配线图案以及安装图案。即，用于对下臂回路的IGBT330(及二极管166)和未图示的直流负极端子316进行连接的连接导体部371D配置在绝缘基板334的一边的大致中央部附近。而且，IGBT330(及二极管166)安装在与配设有连接导体部371D的绝缘基板334的一边侧相反的另一边侧的附近。此外，在本实施方式中，具备的两个连接导体部373D夹着所述的连接导体部371D且在绝缘基板334的一边侧配置成一列。
通过此种电路配线图案及安装图案，在下臂回路侧，也能够实现降低所述寄生电感的效果。
而且，本实施方式中，各相的各臂的电流路径的入口例如成为由两个连接导体部373U夹着的连接导体部371U，另一方面，电流路径的出口成为两个连接导体部373U。但是，即使上述入口与出口相反，在各相的各臂中也形成上述的小环状电流路径。因此，与上述相同，能够实现防止各相的各臂的寄生电感降低及电磁噪声。
以下，对于本实施方式的功率模块300的纵向尺寸(由图6(b)的符号A表示的尺寸)和横向尺寸(由图6(b)的符号B表示的尺寸)进行详细说明。
在本实施方式的功率模块300中，使上臂回路的绝缘基板334的配置有连接导体部371U、373U的一侧的一边与下臂回路侧的绝缘基板334的配置有连接导体部371D、373D的一侧的一边相对置的方式来配置各绝缘基板334。此外，将该上下臂的对置的部分配置成为金属基座304的主面侧的大致中央部。此外，将具备同样功能及同一个数的元件的上下臂回路沿图9(b)所示的金属基座304的B侧的边来配置。进而，将由上下臂回路构成的各相(U、V、W)沿图9(b)所示的金属基座304的A侧的边来配置。即，为了在各个上下臂回路中形成小环状电流，将IGBT328与IGBT330分离配置，由此将上下方向变长的上下臂回路沿金属基座304的B边收纳。
利用此种结构，能够使一个功率模块接近正方形，且形成使金属基座304的A边侧的长度比上臂和下臂排列的方向的长度B短(A＜B)的形状。如图4所示，在沿该A边侧排列有两个功率模块300的情况下，能够抑制两个功率模块的A边侧比B边侧变得过大。即，能够将排列有两个功率模块300时的长度A的2倍(2A)形成为比上臂和下臂排列的方向的长度(B)的2倍小(2A＜2B)。由此，不会使框体12在排列有两个功率模块的方向上变得过于细长，提高了框体12的刚性，能够抑制框体12的扭曲。其结果，冷却水路的密封性提高，能够防止水泄漏。此外，由于不会在一方向上变得过于细长，因此能够形成容易获得车载空间的长方体的形状。进而，由于一个功率模块300为接近正方形的形状，因此，功率模块300自身的扭曲少，因此能够提高冷却水路的密封性。
而且，在一个功率模块中，通过将A边侧和B边侧的长度形成为B-A＜A/2、或者B-A＜B/2的关系，由此能够形成更接近正方形的形状。由此能够进一步提高冷却水路的密封性。
此外，如图9(b)、图8(a)、图6(b)所示，通过将IGBT328(及二极管156)和IGBT330(及二极管166)相离开地配置于金属基座304的对置的边侧，实现如下的效果。
通过驱动电路174控制IGBT328的栅极的电压，各相的上臂回路用的IGBT328进行导通、截止的开关驱动。该驱动信号从驱动电路174经由沿金属基座304的A边侧而排成一列的控制端子320U，传递到IGBT328的栅极。从噪声和生产率的观点出发，期望该控制端子320U与IGBT328的栅极的距离更短。此外，若上臂的驱动信号路径与下臂的驱动信号路径远，则两者的信号不会干涉，不会引起误动作。尤其是，能够防止上臂和下臂同时导通，并能够防止短路、过电流或装置的破坏。因此，将上臂回路用的控制端子320U和下臂回路用的控制端子320D分别配置在金属基座304的对置的边侧。而且，将与上臂回路对应的IGBT328配置在控制端子320U的附近，将与下臂回路对应的IGBT330配置在控制端子320D的附近。由此，实现耐噪声性和可靠性提高，并且如前所述，通过使功率模块300形成为接近正方形的形状，能够提高生产率。
此外，如图5所示，本实施方式涉及的电力变换装置200的冷却水流路19的形状具有往路和归路的大致U字形。该U字形的冷却水流路19的隔壁408由于不流过冷却水，因此冷却能力比冷却水流路19的冷却水流过的部位的冷却能力低。因此，在该隔壁408的上方配置不太需要冷却的直流正极端子314及直流负极端子316，另一方面，将需要冷却的IGBT328(及二极管156)和IGBT330(及二极管166)配置在冷却水路上。即，分别在金属基座304的对置的边侧分离配置。由此，如上所述，功率模块300形成接近正方形的形状，并且能够提高元件的冷却性能、此外能够使功率模块300整体小型化。
图8(b)是绝缘基板334上的配线与交流端子159的连接部159k的放大示意图(图8(a)的虚线部分)。以下，对于交流端子159的连接部159k、与绝缘基板334上的电路配线图案334k的接合，以超声波接合为例详细叙述。
将连接部159k与电路配线图案334k重合，并从交流端子159的上面侧(连接部159k的相反侧面)进行加压。而且，利用超声波，对连接部159k施加能量，除去相互的表面氧化膜，露出新生面而接合。
而且，为了得到连接面积大且良好的接合面积，期望连接部159k的表面粗糙度小。因此，在本实施方式的接合方法中，在端子成形时，利用加压冲压使交流端子159的连接部159k的部分压瘪，减小连接部159k的表面粗糙度。
图10(a)～(c)是加压冲压的工序的示意图。图10(a)表示冲压前，图10(b)表示冲压中，图10(c)表示冲压后。
如图10(a)所示，冲压机由上方侧冲压机构800和下方侧冲压机构810构成。在该下方侧冲压机构810的冲压面侧设有被镜面加工且平坦度高的挡块820。连接部159k夹着该挡块820而被上方侧冲压机构800和下方侧冲压机构810冲压。由此，能够减小交流端子的连接部159k的表面粗糙度，并能够提高平坦度。例如，在连接部159k的宽度(图10(c)的W)为2.5mm左右的情况下，能够将作为表示表面粗糙度的值的算术平均粗糙度形成为Ra50nm以下，能够将最大高度形成为中央部为凸的4μm以下(图10的连接部159k中向下方向为凸)。
若接合面粗糙，则接合面彼此由于超声波而相互擦划，减小接合表面的凹凸即减小粗糙度耗费超声波接合能量。因此，在表面的凹凸没有消失的过程中，接合局部开始，不能得到良好的接合面积。但是，通过使用上述方法，在超声波接合时，初始接合面彼此相接的面积变大，能够实现接合面积的稳定的接合。即使对绝缘基板上的电路配线图案334k实施镀Ni的情况下，利用上述的方法减小连接部159k的表面粗糙度，由此能够通过超声波焊接得到良好的接合。
而且，在经由焊料等来接合的情况下，通过管理绝缘基板的电路配线图案334k和端子的连接部159k的间隔，得到稳定的接合。
以下，对于本实施方式涉及的功率模块300所使用的交流端子159中用于缓和向连接面(向电路配线图案334k连接的连接面)的应力的构造进行详细说明。
图11所示的交流端子159的一侧的前端形成的电动机侧连接部159t固定在功率模块箱302的上表面。交流端子159的另一侧的前端形成的连接部159k固定在电路配线图案334k侧。在电动机侧连接部159t和连接部159k的附近存在金属基座304、焊料307、绝缘基板下的电路配线图案334r以及绝缘基板334。因此，当施加车辆上搭载的设备的温度变化以及外气温度的变化所形成的温度循环时，由于所述各部件的热膨胀系数不同，在连接部159k与电路配线图案334k之间产生应力。因此，本实施方式涉及的交流端子159构成为减小其刚性的形状，因此，能够减小温度循环时的变位所产生的应力。而且，本实施方式中的交流端子159的刚性期望在300N/mm以下。
图11(a)是交流端子159的立体图，图11(b)是交流端子159的侧视图。与上述的交流端子159的刚性有关的因素为：从电动机侧连接部159t至连接部159k延伸的部件的“厚度”以及“宽度方向的长度”、此外“从电动机侧连接部159t至连接部159k的长度”、还有“该部件的形状”。
首先，部件的“厚度”及“宽度方向的长度”由需向电动发电机192通电的电流量来确定。即，若减小“厚度”及“宽度方向的长度”，则部件的剖面积变小，所述的电流的通电电阻变大。其结果，该部件发热，产生由于功率模块300的热膨胀而导致的接合部的劣化、功率模块箱302的树脂的熔解、绝缘破坏等，并且对各种元件(IGBT328或二极管156)造成不良影响。因此，需要确保规定以上的“厚度”及“宽度方向的长度”。另一方面，为了降低所述的交流端子159的刚性，需要减小“厚度”及“宽度方向的长度”。在本实施方式中，考虑以上方面，将连接部159k的“宽度方向的长度”设为2.5mm，将“厚度”设为1mm。
图11(b)的长度m表示“从电动机侧连接部159t至连接部159k的长度”。该长度为从电动机侧连接部159t的连接面至连接部159k的连接面的水平方向距离。该长度大能够使交流端子159的刚性降低。但是，若该长度过长，则所述的电流的通电电阻变大，此外功率模块300变得大型化。因此，在本实施方式中，考虑以上的方面，将该长度设定为5mm。但是，在温度循环的温度幅大的情况下，由于热应力变大，因此也可将该长度设定为5mm以上。此外，在所述的“厚度”及“宽度方向的长度”大的情况下，交流端子159的刚性呈变大的倾向，因此为了减小刚性，需要增大“从电动机侧连接部159t至连接部159k的长度”。相反，在所述的“厚度”及“宽度方向的长度”小的情况下，刚性呈变小的倾向，因此，为了功率模块300的小型化等，能够减小“从电动机侧连接部159t至连接部159k的长度”
在本实施方式中，从电动机侧连接部159t至连接部159k延伸的部件具有阶梯状的弯折形状。通过该形状，容易插入用于将连接部159k与电路配线图案334k进行超声波接合的接合设备。另一方面，利用该弯折形状，交流端子159的刚性呈变大的倾向，但在该情况下，通过调整所述“厚度”、“宽度方向的长度”以及“从电动机侧连接部159t至连接部159k的长度”，能够将该刚性调整为最佳的值。
图12表示交流端子的第二实施例。图12(a)表示立体图，图12(b)表示连接面在上下方向上变位时的端子变形(一部分)。
图12所示的交流端子159在相对于连接部159k垂直方向的面内构成，因此，将垂直方向的面投影到连接面时的面积变小，具有能够将占据模块的底面积的端子的面积小型化的优点。
如此，即使在与连接部159k垂直方向的面内构成的端子，通过加入如图12(a)所示的垂直面的结构、即与垂直面159v垂直的另一垂直平面159s，能够减小刚性。图12(b)表示对连接部159k向上方施加变位(箭头)时的变形解析结果。通过垂直平面159s扭曲，能够构成螺旋弹簧，并能将刚性形成为300N/mm以下。通过形成此种端子结构，能够降低端子的刚性，并在所述温度循环时，能够减小连接部159k的应力。
图13表示使大电流流过端子构造。如图13所示，通过重合两片端子，端子的剖面积加倍，但能够减小刚性。
图14(a)是本实施方式涉及的电力变换装置200中仅取出电容器模块500、直流侧导体板700及两个功率模块300的立体图。图14(b)是直流侧导体板700的分解立体图。
如图14(a)所示，两个功率模块300使各个交流端子159在一个方向上对齐地并列设置。在与上述的交流端子159的相反侧的位置上具备与两个功率模块300和电容器模块500电连接的连接部。该两个功率模块300与电容器模块500的电连接由平板上的直流侧导体板700来实现。
在下部箱盖16上固定的电容器箱502内收容有多个电容器单元514(未图示)，电容器模块的正极侧电容器端子506b及负极侧电容器端子504c沿电容器箱502的一侧方排列。在该一侧方，正极侧电容器端子506b及负极侧电容器端子504c处在向未图示的电容器单元514的上表面突出的位置。
如图14所示，与功率模块300连接的直流侧导体板700配置为覆盖功率模块300。而且，正极侧电容器端子506b及负极侧电容器端子504c形成从电容器箱502的开口面立起的构造的L字构造。在电力变换装置200的组装时，该L字构造的正极侧电容器端子506b及负极侧电容器端子504c以与直流侧导体板700直接抵接的方式由螺栓来连接。
如图14(b)所示，该直流侧导体板700包括：平板状的正极导体板702及负极导体板704、由上述正极导体板702和负极导体板704夹着的绝缘片706。上述部件形成层叠构造，因此能够降低从功率模块300至电容器模块500的寄生电感。
此外，如图14(a)及图6(b)所示，多个上臂控制端子320U靠近功率模块300的A边侧的中央部附近来配置。即，通过使U相控制销靠近V相控制销，使W相控制销靠近V相控制销，从而在功率模块300的A边侧的中央部附近，将上臂控制端子320U配置成一列。直流侧导体板700具有用于贯通该多个上臂控制端子320U的透孔705。直流侧导体板700中，在该透孔705的两肋也形成宽幅的层叠构造，以扩展正极导体板702与负极导体板704的层叠区域。利用上述结构，能够扩展负极导体板704与正极导体板702的层叠面积，进而，能够实现从功率模块300至电容器模块500的寄生电感的降低。
此外，在功率模块300的A边侧的中央部附近、即在上臂控制端子320U附近配置用于固定驱动器电路174的凸台321。使驱动器电路174固定于该凸台321，并且使上臂控制端子320U贯通形成于驱动器电路174的孔。然后，通过焊接等来接合驱动器电路174上的端子和臂控制端子320U。利用此种结构，上臂控制端子320U与驱动器电路174上的端子的接合部变为相对于凸台321近的距离，因此车辆行驶时的耐振动提高。
此外，在直流侧导体板700的上方，配置有驱动器电路基板22(参照图4)。因此，如图14(b)所示，直流侧导体板700在驱动器电路基板22具备负极导体板704，另一方面，在功率模块300侧具备正极导体板702。由此，在作为高电压的正极导体板702与驱动器电路基板22之间存在低电压的负极导体板704及绝缘片706，能够防止驱动器电路基板22接触高电压。
如图14(b)所示，正极导体板702跨两个功率模块300的上方地配置，进而，将两个功率模块300与电容器模块500连接。同样，负极导体板704跨两个功率模块300的上方地配置，进而，将两个功率模块300与电容器模块500连接。
由此，由于直流侧导体板700变为宽幅，因此能够降低从功率模块300至电容器模块500的寄生电感。此外，对于一个功率模块，由于存在4组电容器模块500的连接部位，因此能够降低寄生电感。此外，在两个功率模块300间使从两个功率模块300向电容器模块500的连接导体共有化，由此能够减少电力变换装置200整体的部件数，并能够提高生产率。
此外，功率模块300中，将正极侧连接部314a和负极侧连接部316a作为一组，在功率模块300的一边侧配置该一组正极侧连接部314a、负极侧连接部316a，并在其相反侧的边配置另外一组正极侧连接部314a、负极侧连接部316a。直流侧导体板700跨上述两组正极侧连接部314a、负极侧连接部316a的上方地配置，进而由螺钉与各正极侧连接部314a、负极侧连接部316a连接。由此，从电容器模块500供给的直流电流不会集中到一组正极侧连接部314a、负极侧连接部316a侧，也就是说使直流电流分散到两组正极侧连接部314a、负极侧连接部316a，因此能够降低从功率模块300至电容器模块500的电感。
此外，如后面图21中所述，电容器模块500中内置的电容器单元514具备多个。在本实施方式中，将多个电容器单元514分为4组，进而各组具备对应的宽幅导体(正极导体板507及负极导体板505)。如图21所示，负极侧电容器端子504及正极侧电容器端子506各自逐一地与各个宽幅导体连接。在本实施方式中，将上述所有的负极侧电容器端子504及正极侧电容器端子506电连接于一组直流侧导体板700。由此，对于两个功率模块300，形成将所有的电容器单元514电连接的关系，且能够大致均等地使用所有的电容器单元514，能够延长电容器模块500整体的部件寿命。此外，通过使用该一组直流侧导体板700，能够使电容器模块500分割构成各电容器单元514，能够与电动发电机192的电流容量相对应地，容易变更电容器单元514的单位数。
为了减小寄生电感，构成直流侧导体板700的正极导体板702和负极导体板704期望尽可能减小他们的间隙距离。例如，在直流侧导体板700存在用于将功率模块300与电容器模块500连接的弯折构造部的情况下，在该弯折构造部产生比平板部大的间隙距离，寄生电感变大。
因此，本实施方式涉及的功率模块300的正极侧连接部314a、负极侧连接部316a及电容器模块500的负极侧电容器端子504c、负极侧连接部504b配置在大致同一平面上。由此，能够使用平板状的直流侧导体板700，因此减小正极导体板702和负极导体板704的间隙距离，从而能够降低寄生电感。
图15(a)表示图14所示的功率模块300和直流侧导体板700的连接部位380(参照图14(a))的放大图。
如图15(a)所示，负极侧连接部316a及正极侧连接部314a使直流正极端子314及直流负极端子316的端部向相反方向弯曲而构成，且对于上述负极侧连接部316a及正极侧连接部314a，分别连接层叠的直流侧导体板700的负极导体板704、正极导体板702。
由此，在IGBT328、330的开关时而瞬时流过的负极侧电流成为如图15所示的电流路径382，因此在负极导体板的连接部704a与负极侧连接部316a之间，形成回弯(U turn)电流。因此，负极导体板704的连接部704a周围产生的磁通与负极侧连接部316a周围产生的磁通相抵消，因此能够实现降低电感。
另一方面，正极导体板的连接部702a的电流通过如图15所示的电流路径384。由于在该正极导体板的连接部702a的上方配置有负极导体板704，因此正极导体板的连接部702a的电流方向与负极导体板704的电流方向为相反方向，且由各自的电流所产生的磁通相互抵消。其结果，能够降低正极导体板的连接部702a的寄生电感。
此外，如图15(a)所示，绝缘纸318与绝缘片706分别配置为在上下方向具有重合的区域。进而，在利用螺钉等将直流侧导体板700固定于负极侧连接部316a及正极侧连接部314a的情况下，绝缘纸318和绝缘片706配置为具有不被直流侧导体板700和正极侧连接部314a夹持的区域、即未施加压缩应力的区域。由此，能够确保连接部中的正极与负极间的绝缘、具体来说确保正极侧连接部314a与负极导体板704的绝缘。
图15(b)表示直流侧导体板700的连接部位390的放大图(参照图14(a))。
如图15(b)所示，电容器模块500的正极侧电容器端子506b及负极侧电容器端子504c分别向相反方向弯曲而构成，且在各自的上表面分别连接直流侧导体板700的正极导体板702及负极导体板704。
由此，在IGBT328、330的开关时而瞬时流过的负极侧电流成为如图15(b)所示的电流路径392，因此在负极导体板704的连接部704c与电容器模块500的负极侧电容器端子504c之间，形成回弯(U turn)电流。因此，负极导体板704的连接部704a周围产生的磁通与负极侧电容器端子504c周围产生的磁通相抵消，因此能够实现降低电感。
同样，在IGBT328、330的开关时而瞬时流过的正极侧电流通过图15(b)所示的电流路径394。即，在正极导体板的连接部702b与电容器模块500的正极侧电容器端子506b之间，形成回弯(U turn)电流。因此，正极导体板702的连接部702b周围产生的磁通与正极侧电容器端子506b周围产生的磁通相抵消，因此能够实现降低电感。
此外，如图15(b)所示，绝缘片517与绝缘片706分别配置为在上下方向具有重合的区域。进而，在利用螺钉等将直流侧导体板700固定于电容器模块500的正极侧电容器端子506b及负极侧电容器端子504c的情况下，绝缘片517与绝缘片706配置为具有不被直流侧导体板700和正极侧电容器端子506b夹持的区域、即未施加压缩应力的区域。由此，能够确保连接部中的正极与负极间的绝缘、具体来说能够确保正极侧电容器端子506b与负极导体板704的绝缘。
以下，对于上述的寄生电感给开关造成的影响进行说明。
参照图16、图17来说明下臂导通开关时流动的电流。图16表示功率模块300的上下臂串联电路的一部分，按时间的经过顺序(A)、(B)、(C)来表示下臂的IGBT330导通(turn on)时的电流的流动回路。
图16中，上下臂串联回路表示上臂的二极管156、下臂的IGBT330，192表示图2的电动发电机192的电感。寄生电感成分335是将功率模块300、直流侧导体板700、电容器模块500的各个寄生电感总括表示。图16中，作为电源为了易于理解表示了电池136，但实际上为由电池136充电的电容器模块500。
在通常的动作中，上下臂串联回路150的上臂的IGBT328或者下臂的IGBT330的任一方导通，另一方的IGBT关断。即，不会使上下臂的IGBT同时导通。图16中，为了进行下臂导通时的说明，省略上臂的IGBT、下臂的二极管。
图16(A)的状态表示下臂用IGBT330为关断状态(截止)，电动发电机192的电流为通过二极管156并再次返回到电动发电机的电流状态(回流时)。另一方面，图16(B)表示二极管156的电流向与图16(A)的状态的回流时的方向的相反方向流动的状态(复原时)。图16(C)表示流过二极管156的电流关断(截止)后的状态。
由图16(A)的状态起，当下臂用IGBT330导通(ON)时，电流开始流向IGBT330，流到电动发电机192的电流不会变化，流到二极管156的电流逐渐减少。然后，当流向IGBT330的电流变得与流向电动发电机192的电流相等时((B)的初期，图17的t1时)，二极管156的电流变为零，开始对二极管向相反方向(从阴极向阳极方向)施加电压。
但是，在二极管156的半导体内，蓄积有空穴或电子的载流子，因此，当向相反方向施加电压(逆偏压)时，电流在相反方向(从阴极向阳极方向)开始流动。如图16(B)所示，流过与回流时(A)相反方向的贯通电流614。结果，在IGBT330中，流向电动发电机192以上的电流(图17(B)的期间)流过寄生电感成分335。
然后，蓄积在二极管156中的载流子消失，二极管关断(截止)。此时，载流子急剧消失，流向二极管的电流急剧变小。因此，由寄生电感成分335的L与电流的急剧的变化di/dt的积而在二极管156的两端产生尖峰电压。若其变大，则除了超过二极管156的耐压而导致破坏以外，对于并联连接的IGBT也施加同样的电压并破坏。因此，降低寄生电感成分335，并降低尖峰电压是重要的。
图17表示下臂用IGBT330从关断状态(OFF)变为导通状态(ON)时，IGBT330的集电极电流606(实线)、集电极电压604(单点划线)、栅极电压602(虚线)的时间变化的波形。图17的(A)(B)(C)期间分别对应图16的(A)(B)(C)。在此，放大表示栅极电压的波形。
从图17的(A)期间的状态可知，当向IGBT330的栅极施加驱动电压时，对栅极-发射极间电容和栅极-集电极间电容进行充电，下臂用IGBT330的栅极电压602(虚线)增加。在上臂用二极管156流过电动发电机192的回流电流。从栅极电压602超过IGBT330开始导通(ON)的阈值电压Vth1的时刻t0起，下臂用IGBT330的集电极电流606开始流动。与此相伴，上臂的二极管156的回流电流开始减小。
此时，对于IGBT330的集电极电压604(单点划线)来说，在逆电位方向产生由IGBT的集电极电流(实线)的增加而形成的电流变化与寄生电感成分335之积的电压浪涌而减少。在此期间，IGBT330的栅极电压(虚线)持续增加直到IGBT330的电流达到电动发电机192的电流。
接着，在时刻t1以后，IGBT330达到流向电动发电机192的电流，流向二极管156的回流电流变为零时，IGBT330的电压开始下降，在二极管156开始施加逆偏电压。如此，利用二极管156中蓄积的载流子，与回流电流相反方向的贯通电流614流动，成为图17(B)期间的状态。此时，对于IGBT的栅极电压602(虚线)来说，利用IGBT330的集电极电压604(单点划线)降低，由蓄积在栅极-集电极间电容C的电荷而形成的放电电流流动，因此栅极电压606被限制住，栅极电压的上升暂时停止。
对于流向IGBT330的电流来说，重叠有流过电动发电机192的电流600和贯通电流614的电流流动。因此，集电极电流606成为比流过电动发电机192的电流600大的峰值电流。另一方面，若没有二极管156的载流子，则没有贯通电流614，IGBT330的集电极电流606变为流过电动发电机192的电流600。
对于下臂的IGBT330，从时间t0至t2为止的期间中，集电极-发射极间的电压升高，成为集电极电流606流动的状态，因此IGBT中产生由电流和电压的积表示的发热(导通损失)。
另一方面，在上臂的二极管156中，由于蓄积载流子的消失而导致的贯通电流614的急剧的减弱，产生由电流的时间变化di/dt与寄生电感成分335的积所确定的尖峰电压V＝L·di/dt。该电压也施加于上臂的IGBT。
作为降低下臂用IGBT330的发热(导通损失)的方法，在尖峰电压不超过二极管、IGBT的耐压的范围内，缩短开关时间，即进行快的di/dt的开关。通过降低寄生电感L，不会提高IGBT、二极管的耐压，能够进行di/dt快的开关，并能够降低导通损失。若能够降低导通损失，则元件温度不会上升，因此，可以使用小面积的IGBT、二极管，由于元件面积降低而形成的低成本、小型，能够实现低成本的半导体模块、电力变换装置。
上述说明中，作为流过上下臂的电流的一例表示IGBT导通(turn on)时。在逆变器电路144的控制方法中，或者控制状态中，在IGBT关断(截止、turn off)时，也产生贯通上下臂的电流流动的状态。接着表示IGBT的关断动作时(turn off)。
图18表示功率模块300的上下臂串联电路的一部分，以时间的经过顺序(A)、(B)、(C)来表示下臂的IGBT330截止(关断)时的电流流动的回路。图19表示下臂的IGBT330截止(关断)的栅极电压622、集电极电流624、集电极电压626的波形，图19的(A)、(B)、(C)期间与图18的(A)、(B)、(C)分别对应。
图18(A)表示下臂的IGBT关断前的导通状态，(B)表示关断中，(C)表示关断后的电路中流动的电流。
图18(A)中，下臂的IGBT330为导通状态，电流600从电池136通过寄生电感成分335向电动发电机192流动。图18(B)表示在下臂的IGBT330的电流为关断中的状态下，向下臂的IGBT330流动的电流逐渐减小，且减少的量的电流向上臂的二极管156流动的过程。也就是说，为了容易理解，只要认为相对于IGBT330的正方向的电流600，逐渐使反方向的贯通电流615流动即可。
通过驱动器电路174使蓄积在下臂IGBT的栅极-发射极间电容的电荷经由驱动器电路174内的电阻(栅极电阻)而放电，开始下臂的IGBT330的关断。
当开始图19所示的放电时，栅极电压622(虚线)减少。当栅极电压622(虚线)小于阈值Vth2时，集电极电压626(单点划线)开始上升。集电极电压在10V左右之前平缓上升，在该期间，栅极-集电极间电容被充电，因此积存在栅极-发射极间的静电容量中的电荷放电暂时停止，栅极电压622(虚线)的减少也暂时停止。然后，当集电极电压达到10V以上时，栅极-集电极间的电容急剧变小，栅极-集电极电流的充电电流变小，因此栅极-发射极间电容的蓄积电荷再次开始放电。集电极电压626(单点划线)开始急剧上升。当集电极电压626(单点划线)达到电池电压时，下臂用IGBT330不能使电动发电机192的电流流动，集电极电流624(实线)开始急剧减少。此外，开始了上臂的二极管156中电流开始回流的期间(B)。此时，下臂的IGBT330中产生集电极电流624(实线)(I)的减少时的时间变化di/dt与寄生电感成分(L)335之积的尖峰电压(L×di/dt)628。该尖峰电压628与达到了电池电压的下臂用IGBT330重叠，在下臂用IGBT330上施加比电池电压更大的电压。
然后，栅极电压622由于栅极-发射极间电容与驱动回路的放电回路的电阻所形成的时间常数而减少。另一方面，下臂的IGBT已经从栅极电压控制脱离，随着IGBT内的载流子的消失，下臂用IGBT的集电极电流624(实线)减少。
当下臂用IGBT的集电极电流624变为零时，变为期间(C)的状态，电动发电机192与上臂的二极管156之间仅回流电流流动。
图19的期间(B)的尖峰电压628即使一次超过耐压，也能使IGBT、二极管损坏，不能使电动发电机驱动。此外，若尖峰电压大，则流过框体等寄生电容的电流变多，不仅导致电力变换装置自身的误动作，还会引起电力变换装置外部的设备的误动作。因此，为了不超过IGBT、二极管的半导体元件的耐压而防止噪声误动作，以形成带有余量的尖峰电压628的方式来设计并控制IGBT。
尖峰电压由集电极电流624(实线)(I)的时间变化di/dt与寄生电感成分(L)335之积(L×di/dt)来确定，因此，为了降低图19的期间(B)的尖峰电压628，只有减小di/dt(图19的Δi/Δt)，或者减小L。
为了减小di/dt，以延迟开关，即Δt的时间延长为Δt+T的方式来增大用于确定栅极-发射极间电容的放电时间常数的驱动回路的栅极电阻即可。但是，若如此延长开关时间，则开关时的IGBT的发热、由IGBT的集电极电流和集电极电压两者均为非零期间(图19的t0至t2之间)的电流和电压之积确定的发热(开关损失)变大。为了满足IGBT使用时的温度限制，IGBT元件的面积变大，硅使用量增加，因此成本增大，功率模块也变大，部件量增加，不能实现小型、低成本的电力变换装置。
此外，以往能够减少每单位时间的IGBT的开关次数(载频)，从而降低每单位时间的发热量，但难以得到电动发电机的高速旋转时的精细的控制响应。
因此，为了降低尖峰电压628，与减小di/dt相比，减小寄生电感成分(L)335更好。从引起尖峰电压的电流的路径、即图16(B)的贯通电流614或图18(B)的贯通电流615的电流路径可知，该寄生电感成分(L)335是从电源(电容器模块500)至功率模块的上下臂串联电路为止的回路的所有的寄生电感的总计。
即，需要降低功率模块300、直流侧导体板700及电容器模块500的内部的寄生电感和他们的连接部产生的寄生电感的总和的电力变换装置的构造，在本实施方式中表示了如下构造：从功率模块的内部的电路基板布局起，遍及功率模块端子、功率模块与直流母线的连接部、直流母线、直流母线与电容器模块连接部、电容器模块，实现总和上的低电感。
利用本实施方式的构造，能够容易地实现30毫微亨(利)以下的电感，进而，通过将尺寸最佳化，能够实现20毫微亨(利)。此外，通过将载频设为10kHz以上，能够实现通电电流500安培(A)(图19的Δi)的关断时间(图19的Δt)为0.1微秒(μs)以下，电流变化速度5千兆安培/秒(GA/s)以上，并且作为尖峰电压可以实现(L×di/dt)＝20nH×5GA/s＝100V。在如此损失(发热)低的电力变换装置200的情况下，可以使用发动机冷却水来作为冷却水。
以下对于本实施例的电容器模块500的详细构造，参照图20至图22进行说明。图20是表示本实施方式涉及的电容器模块500的外观结构的立体图。图21是表示填充树脂等填充材料522之前的状态的立体图。图22是表示电容器模块500的详细构造即层叠导体固定有电容器单元514的构造的图。
图20至图22中，500表示电容器模块，502表示电容器箱，504表示负极侧电容器端子，506表示正极侧电容器端子，510表示直流(电池)负极侧连接端子部，512表示直流(电池)正极侧连接端子部，532表示辅机用正极端子，534表示辅机用负极端子，514表示电容器单元。
如图21及图22所示，由负极导体板505和正极导体板507构成的层叠导体相对于直流(电池)负极侧连接端子部510和直流(电池)正极侧连接端子部512并联电连接多组，在本实施方式中为4组。在负极导体板505和正极导体板507设有多个端子516和端子518，该多个端子516和端子518用于分别与多个电容器单元514的正极和负极并联连接。
作为电容器模块500的蓄电部的单位构造体即电容器单元514是由将两片单面蒸镀有铝等金属的薄膜层叠并卷绕的薄膜电容器515构成，两片金属分别作为正极、负极。正极、负极的电极是将各个卷绕的轴面作为正极及负极，通过喷涂锡等导电材料508来制造。
如图22所示，负极导体板505和正极导体板507由薄板状的宽幅导体来构成，并经由绝缘片517来层叠。其结果，降低寄生电感。在该层叠导体的端部，设有用于与电容器单元的导电材料508连接的端子516、518。端子516、518通过钎焊或焊接而与两个电容器单元514的导电材料508电连接。为了易于使用钎焊装置或焊接机并易于检查，采用连接面为外侧的电容器单元配置及导体构造，并以如图示的2个电容器单元为单位来构成一个电容器单元组。通过形成此种单元组，根据电容器容量可以容易地增减，适于量产。为了降低寄生电感，此外为了散热(后述)，也可设有多个端子516、518。
此外，负极导体板505和正极导体板507将其薄板状的宽幅导体的端部弯曲，构成用于与直流侧导体板700连接的负极侧电容器端子504、正极侧电容器端子506。此外，负极导体板505和正极导体板507将其薄板状的宽幅导体的端部弯曲，构成与电池、接受电力的端子连接的直流负极侧连接端子部510、直流正极侧连接端子部512。
如图21所示，电容器模块500由将两个单元组配置成4列纵队而成总计8个电容器单元514来构成。作为与电容器模块500的外部连接的连接端子，具有：用于与直流侧导体板700连接的4对负极侧电容器端子504及正极侧电容器端子506、用于接收电池电力的直流负极侧连接端子部510及直流正极侧连接端子部512、向辅机用逆变器的功率模块供电的辅机雍正负极端子532、534。在负极侧电容器端子504、正极侧电容器端子506上形成有埋入有螺母的开口部509、511，以能够与功率模块300的直流正负极端子316、314螺纹固定。
电容器箱502具备端子罩520，用于对端子的位置进行定位，并且实现与电力变换装置的框体的绝缘。此外，在电容器箱502上，在电容器单元组与单元组之间，设有对单元组进行定位的间隔壁。电容器箱502使用热传导性优良的材料，但也可是在电容器单元组与电容器单元组之间的间隔壁中埋入散热用的热传导性好的材料的结构。
电容器模块500由开关时的脉动电流利用电容器单元内部的薄膜上蒸镀的金属薄膜或内部导体(端子)的电阻来发热。为了使电容器单元耐湿，电容器单元、内部导体(端子)由树脂含浸(模制)于电容器箱502。因此，电容器单元或内部导体经由树脂而与电容器箱502形成紧贴的状态，并形成电容器单元的发热容易向箱体传递的构造。进而，在本构造中，负极导体板505、正极导体板507和电容器单元的导电材料508和端子516、518直接连接，因此电容器单元的发热直接向负极、正极导体传递，形成热容易利用宽幅导体向模制树脂传递的构造。因此，如图4所示，热从电容器箱502向下部箱盖16、从下部箱盖16向框体12进而向冷却水流路19良好地传递，能够确保散热性。
而且，如本实施方式，在使电容器模块500内部分割成各电容器单元514的情况下，用于与电池136连接的直流负极侧连接端子部510及直流正极侧连接端子部512也可设在直流侧导体板700侧。由此，不需要对每个电容器单元514的分割单位设置用于与所述直流负极侧连接端子部510等连接的导体，因此能够消减部件数以及提高生产率。
进而，在本实施方式中，如图22所示，负极导体板505及正极导体板507形成独立配置成4列纵队的结构，但也可形成将上述4列负极导体板505及正极导体板507作为一体的宽幅导体板，并将所有的电容器单元514与该宽幅导体板相连接的结构。由此，能够消减部件数，并能提高生产率，并且，能够大致均等地使用全部的电容器单元514的静电容量，能够延长电容器模块500整体的部件寿命。进而，通过使用宽幅导体板，能够降低寄生电感。
下面的优先权申请基础作为引文引用于此。
日本专利申请2008年第202603号(2008年8月6日申请)。

Claims (23)

1.一种车辆用功率模块，其具备：
上臂回路部，其与多个功率半导体元件并联连接；
下臂回路部，其同与所述上臂回路部不同的多个功率半导体元件并联连接，且与所述上臂回路部串联连接；
绝缘基板，其至少安装所述上臂回路部；
金属基座，其与安装有所述上臂回路部的所述绝缘基板的面的相反侧的面接合，
所述车辆用功率模块的特征在于，
所述上臂回路部具有第一连接导体和第二连接导体，
所述第一连接导体用于使直流电源侧的正极端子与所述上臂回路部的功率半导体元件的集电极端子电连接，
所述第二连接导体用于使所述上臂回路部的功率半导体元件的发射极端子与所述下臂回路部的功率半导体元件的集电极端子电连接，
以利用所述功率半导体元件的开关时流动的电流而在所述金属基座上形成两个以上的环状电流路径的方式，在所述绝缘基板上配置所述上臂回路部的功率半导体元件、所述第一连接导体及所述第二连接导体。
2.根据权利要求1所述的车辆用功率模块，其中，
所述第一连接导体及所述第二连接导体是形成在所述绝缘基板上的电路配线图案。
3.根据权利要求1所述的车辆用功率模块，其中，
所述第一连接导体具有将来自直流电源的电流输入的输入端部，
所述第二连接导体具有多个，且各个第二连接导体具有用于从所述上臂回路部输出所述电流的输出端部，
从所述输入端部输入的所述电流在所述上臂回路内分路，该分路后的电流分别向多个所述输出端部供给。
4.根据权利要求3所述的车辆用功率模块，其中，
多个所述输出端部夹着所述输入端部来配置。
5.根据权利要求3所述的车辆用功率模块，其中，
多个所述输出端部夹着所述输入端部且沿所述上臂回路的一边侧来配置，
进而，所述上臂回路的功率半导体元件配置在靠近与所述上臂回路的所述一边相对的另一边侧。
6.根据权利要求1所述的车辆用功率模块，其中，
所述下臂回路部具有第三连接导体和第四连接导体，
所述第三连接导体用于使所述下臂回路部的功率半导体元件的发射极端子与直流电源的负极侧的端子电连接，
所述第四连接导体用于使所述下臂回路部的功率半导体元件的集电极端子与所述上臂回路部的功率半导体元件的发射极端子电连接，
以在所述金属基座上形成两个以上的环状电流路径的方式，在所述绝缘基板上配置所述下臂回路部的功率半导体元件、所述第三连接导体及所述第四连接导体。
7.根据权利要求1所述的车辆用功率模块，其中，
该车辆用功率模块呈矩形，
所述上臂回路部和所述下臂回路部沿该车辆用功率模块的一边侧来配置，
所述第一连接导体及所述第二连接导体配置在靠近所述下臂回路部的一侧，
所述上臂回路部的功率半导体元件经由所述第一连接导体及所述第二连接导体而与所述下臂回路部分离地配置。
8.根据权利要求7所述的车辆用功率模块，其中，
所述第三连接导体及所述第四连接导体配置在靠近所述上臂回路部的一侧，
所述下臂回路部的功率半导体元件经由所述第三连接导体及所述第四连接导体而与所述上臂回路部分离地配置。
9.根据权利要求1所述的车辆用功率模块，其中，
还具备直流端子，该直流端子与直流电源的正极侧电连接，且用于向所述第一连接导体供给电流，
该直流端子配置在所述上臂回路部与所述下臂回路部之间。
10.根据权利要求1所述的车辆用功率模块，其中，
该车辆用功率模块呈矩形，
串联连接了所述上臂回路部和所述下臂回路部的上下臂回路具有三组，并分别输出U相、V相、W相的交流电流，
所述上臂回路部和所述下臂回路部沿该车辆用功率模块的一边侧来配置，且将构成各相的上臂回路部和下臂回路部作为一组，三组上下臂回路部沿与所述一边侧呈大致垂直方向的另一边侧，以U相、V相、W相的顺序来配置。
11.根据权利要求10所述的车辆用功率模块，其中，
该车辆用功率模块的所述另一边侧的长度比所述一边侧短。
12.根据权利要求10所述的车辆用功率模块，其中，
还具备多个上臂控制端子，该上臂控制端子用于与安装在各组的所述上臂回路部的功率半导体元件的栅极连接，
所述多个上臂控制端子沿该车辆用功率模块的所述另一边侧且靠近该另一边的大致中央来配置。
13.一种车辆用电力变换装置，其具备权利要求1所述的车辆用功率模块，其特征在于，
该车辆用功率模块将由直流电池供给的直流电力变换为交流电力，且将该交流电力向车辆驱动用电动机输出。
14.根据权利要求13所述的车辆用电力变换装置，其中，
所述车辆用功率模块具有两个，该两个车辆用功率模块向分别不同的电动机输出所述交流电力。
15.一种车辆用电力变换装置，其具备权利要求1所述的车辆用功率模块，该车辆用功率模块将从直流电池供给的直流电力变换为交流电力，并将该交流电力向车辆驱动用电动机输出，所述车辆用电力变换装置的特征在于，具备：
平滑用电容器模块，其用于使所述直流电力平滑化；
层叠宽幅导体板，其将所述车辆用功率模块及所述平滑用电容器模块电连接；
框体，其收容所述车辆用功率模块和所述平滑用电容器模块；
流路形成体，其形成于所述框体，且用于使冷却介质流动，
所述车辆用功率模块配置在所述流路形成体的一面侧，所述平滑用电容器模块夹着该流路形成体而配置在该流路形成体的另一面侧。
16.根据权利要求15所述的车辆用电力变换装置，其中，
所述层叠宽幅导体板通过所述流路形成体的侧部而将所述车辆用功率模块及所述平滑用电容器模块电连接。
17.一种车辆用电力变换装置，其具备权利要求9所述的车辆用功率模块，该车辆用功率模块将从直流电池供给的直流电力变换为交流电力，并将该交流电力向车辆驱动用电动机输出，所述车辆用电力变换装置的特征在于，具备：
平滑用电容器模块，其用于使所述直流电力平滑化；
层叠导体板，其具有平板状正极侧导体板、平板状负极侧导体板和绝缘片，所述平板状正极侧导体板与所述车辆用功率模块及所述平滑用电容器模块的正极侧连接，所述平板状负极侧导体板与该车辆用功率模块及该平滑用电容器模块的负极侧连接，所述绝缘片层叠在该正极侧导体板和该负极侧导体板之间，
该层叠导体板覆盖所述上臂回路或所述下臂回路而配置在所述车辆用功率模块的上表面，进而与所述直流端子连接。
18.根据权利要求17所述的车辆用电力变换装置，其中，
所述车辆用功率模块具有两个，
所述层叠导体板与两个所述车辆用功率模块的所述直流端子连接。
19.一种车辆用电力变换装置，其具备权利要求9所述的车辆用功率模块，该车辆用功率模块将从直流电池供给的直流电力变换为交流电力，并将该交流电力向车辆驱动用电动机输出，所述车辆用电力变换装置的特征在于，具备：
流路形成体，其形成为具有往路和归路的大致U字形，且用于使冷却介质流动；
框体，其收容所述车辆用功率模块及所述流路形成体，
所述流路形成体的往路形成在所述上臂回路部的功率半导体元件或所述下臂回路部的功率半导体元件的下方，且所述流路形成体的归路形成在所述下臂回路部的功率半导体元件或所述上臂回路部的功率半导体元件的下方。
20.根据权利要求19所述的车辆用电力变换装置，其中，
所述流路形成体具有开口部，
所述车辆用功率模块的金属基座闭塞所述开口部而安装于所述流路形成体。
21.根据权利要求20所述的车辆用电力变换装置，其中，
所述金属基座成形了从所述流路形成体的开口部向所述流路形成体的往路及归路突出的散热片。
22.一种半导体装置，其使用至少一个能够利用开关使功率半导体元件的两端的电位短路、开路的功率半导体元件，其中，
具备：功率半导体元件，其为薄板状且两面具有电极，
绝缘基板，其在一面上至少具有第一配线图案、第二配线图案、第三配线图案三个配线图案，
金属基座，其固接在所述绝缘基板的与配置有所述配线图案的面相反的一侧的面上，
在所述绝缘基板的所述第一配线图案上电连接所述功率半导体元件的电极的单面，且将所述功率半导体元件的电极的另一面与第二配线图案及第三配线图案电连接，
所述第一配线图案呈大致T字形，并将所述第二、第三配线图案配置在所述第一配线图案的大致T字的竖杠的两侧，
构成所述第一配线图案、所述功率半导体元件、所述第二配线图案的第一电流路径、和所述第一配线图案、所述功率半导体元件、所述第三配线图案的第二电流路径这两个往复的回弯的电流路径，
利用所述功率半导体元件的开关时流动的电流，在所述金属基座产生两个且涡旋相互反向的感应涡电流。
23.根据权利要求22所述的车辆用电力变换装置，其中，
具备第一回路及第二回路，且第一回路及第二回路具备带有所述配线图案的绝缘基板，
构成所述第一回路和所述第二回路的串联回路，利用所述功率半导体元件的开关，从所述第一回路和所述第二回路的连接点交替输出所述串联电路的两端的电位。
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Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103296863A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源转换装置
CN103368368A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 株式会社电装 电力转换设备
CN103533786A (zh) * 2012-07-05 2014-01-22 Ls产电株式会社 用于车辆的电子部件箱
CN103563237A (zh) * 2011-06-28 2014-02-05 爱信艾达株式会社 旋转电机控制装置
CN103597729A (zh) * 2011-06-08 2014-02-19 日立汽车系统株式会社 功率模块和使用它的电力转换装置
CN103597732A (zh) * 2011-06-02 2014-02-19 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
CN103687439A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 西门子公司 具有液体冷却装置的功率电子系统
CN103765753A (zh) * 2011-09-27 2014-04-30 日立汽车系统株式会社 汽车用电力转换控制装置
CN106208622A (zh) * 2015-05-26 2016-12-07 株式会社电装 合并到壳体中的功率转换器
CN106233601A (zh) * 2014-04-25 2016-12-14 日立汽车系统株式会社 变换器以及电力变换装置
CN106274495A (zh) * 2012-02-15 2017-01-04 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
CN104584409B (zh) * 2012-09-28 2017-01-18 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
CN104704734B (zh) * 2012-10-09 2017-11-07 日立汽车系统株式会社 电容器组件和电力转换装置
CN105027412B (zh) * 2013-03-13 2017-12-01 日立汽车系统株式会社 电力变换装置
CN108966681A (zh) * 2016-03-02 2018-12-07 三菱电机株式会社 电力转换装置
CN109417051A (zh) * 2016-04-12 2019-03-01 通用电气公司 具有鲁棒性的低电感功率模块封装
CN110178219A (zh) * 2017-01-17 2019-08-27 三菱电机株式会社 半导体装置以及电力变换装置
CN110719042A (zh) * 2018-07-11 2020-01-21 株式会社电装 电力转换设备
CN110998838A (zh) * 2017-07-27 2020-04-10 株式会社电装 半导体模块
CN112567619A (zh) * 2018-07-27 2021-03-26 日立汽车系统株式会社 功率半导体装置
CN112955846A (zh) * 2018-11-02 2021-06-11 罗姆股份有限公司 半导体装置、半导体模块、继电器单元、电池单元以及车辆
CN113678362A (zh) * 2019-04-05 2021-11-19 株式会社电装 电力转换装置
CN116825768A (zh) * 2020-10-14 2023-09-29 罗姆股份有限公司 半导体模块

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101211462B1 (ko) * 2007-09-28 2013-01-10 가부시끼가이샤 도시바 전원 커넥터
US10321585B2 (en) 2008-07-29 2019-06-11 Hitachi, Ltd. Power conversion apparatus and electric vehicle
JP4657329B2 (ja) * 2008-07-29 2011-03-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置および電動車両
JP2010104135A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Hitachi Ltd 電力変換装置及び車載用電機システム
CN104763014A (zh) * 2008-11-10 2015-07-08 住友重机械工业株式会社 混合式施工机械的控制方法
JP4983959B2 (ja) 2010-04-27 2012-07-25 株式会社デンソー スイッチング電源
JP5380376B2 (ja) * 2010-06-21 2014-01-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体装置
WO2012002082A1 (ja) * 2010-06-29 2012-01-05 本田技研工業株式会社 電気自動車
JP5417314B2 (ja) * 2010-12-27 2014-02-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5626200B2 (ja) * 2011-01-06 2014-11-19 株式会社豊田自動織機 電気部品の固定構造
JP5278490B2 (ja) * 2011-05-10 2013-09-04 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5708298B2 (ja) * 2011-06-27 2015-04-30 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5555206B2 (ja) 2011-07-11 2014-07-23 株式会社 日立パワーデバイス 半導体パワーモジュール
JP5506749B2 (ja) * 2011-07-25 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5504219B2 (ja) * 2011-07-27 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5743851B2 (ja) * 2011-10-31 2015-07-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子装置
CN202799522U (zh) * 2012-07-28 2013-03-13 中山大洋电机制造有限公司 一种电机控制器结构
JP6012330B2 (ja) 2012-08-03 2016-10-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 Ｄｃｄｃコンバータ
CN102820774A (zh) * 2012-08-30 2012-12-12 江苏宏微科技股份有限公司 直流斩波功率模块
CA2884599A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-20 Moog Inc. Active voltage bus system and method
WO2014041386A1 (en) 2012-09-14 2014-03-20 Freescale Semiconductor, Inc. Power switching device, three phase bridge inverter, and method of operating a power switching device
KR101890752B1 (ko) * 2012-11-01 2018-08-22 삼성전자 주식회사 균일한 병렬 스위치 특성을 갖는 파워모듈용 기판 및 이를 포함하는 파워모듈
JP5932704B2 (ja) * 2013-04-04 2016-06-08 株式会社日本自動車部品総合研究所 電力変換装置
US20150036292A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Lear Corporation Electrical Device for Use in an Automotive Vehicle and Method for Cooling Same
US9961786B2 (en) * 2013-11-19 2018-05-01 Continental Automotive Systems, Inc. Method and structure for limiting cover deflection in an ECU when exposed to high altitude environments
WO2015074814A1 (de) * 2013-11-21 2015-05-28 Zf Friedrichshafen Ag Mehrfunktionale hochstromleiterplatte
WO2015087433A1 (ja) * 2013-12-12 2015-06-18 株式会社日立製作所 半導体モジュールおよび電力変換装置
US20150173238A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-18 Caterpillar Inc. Configurable power converter package
JP6112003B2 (ja) * 2013-12-18 2017-04-12 トヨタ自動車株式会社 冷却機能付き電子装置
WO2015187500A1 (en) * 2014-06-02 2015-12-10 Enphase Energy, Inc. Ungrounded inverter enclosure and cabling
JP6179490B2 (ja) * 2014-09-05 2017-08-16 トヨタ自動車株式会社 パワーモジュール
JP6143967B2 (ja) * 2014-10-22 2017-06-07 三菱電機株式会社 電力変換装置
KR101653453B1 (ko) * 2014-11-03 2016-09-09 현대모비스 주식회사 전력반도체 양면 냉각방식 냉각장치
US9420724B2 (en) * 2014-11-04 2016-08-16 Ge Aviation Systems Llc Power converter assembly
US11837826B2 (en) * 2014-11-18 2023-12-05 Transportation Ip Holdings, Llc Bus bar and power electronic device with current shaping terminal connector and method of making a terminal connector
CN104539198B (zh) * 2014-12-15 2017-05-17 北京航天易联科技发展有限公司 一种多通道无刷电机控制器
JP6382097B2 (ja) * 2014-12-24 2018-08-29 株式会社 日立パワーデバイス 半導体パワーモジュールおよびそれを用いた電力変換装置
JP6399602B2 (ja) * 2015-03-23 2018-10-03 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 電力変換用回路基板及び電動圧縮機
JP5966065B2 (ja) * 2015-07-31 2016-08-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6591556B2 (ja) 2015-09-30 2019-10-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
CN106655807B (zh) 2015-10-29 2019-02-26 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源转换装置
KR102458066B1 (ko) * 2015-11-09 2022-10-24 엘지이노텍 주식회사 냉각패널 및 이를 포함하는 전자 부품 패키지
JP6203232B2 (ja) * 2015-11-11 2017-09-27 三菱電機株式会社 パワーモジュール
US10637345B2 (en) * 2016-07-08 2020-04-28 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power conversion device
DE112017002446T5 (de) * 2016-07-08 2019-02-28 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Leistungswandlungsvorrichtung
KR102536990B1 (ko) * 2016-12-28 2023-05-26 엘지이노텍 주식회사 Dc-dc 컨버터
KR102440583B1 (ko) * 2016-11-22 2022-09-05 현대자동차 주식회사 파워 유닛, 및 이를 구비한 전력변환장치
JP2018098369A (ja) * 2016-12-14 2018-06-21 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路構成体
JP6594916B2 (ja) * 2017-01-12 2019-10-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電流検出装置
KR102259600B1 (ko) * 2017-05-08 2021-06-02 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 전력 변환 장치의 냉각 구조
JP6638173B2 (ja) * 2018-03-30 2020-01-29 本田技研工業株式会社 電力変換装置
TWI657724B (zh) * 2018-05-16 2019-04-21 李岳翰 易於更換電容器之物品構造及電容器更換警示系統
CN112425055B (zh) * 2018-06-19 2022-10-28 西门子能源全球有限公司 用于模块化多电平变流器的电势均衡系统
JP6694484B2 (ja) 2018-09-12 2020-05-13 本田技研工業株式会社 車両
FR3087617B1 (fr) 2018-10-17 2023-10-27 Valeo Systemes De Controle Moteur Equipement electronique pour vehicule
US11070140B2 (en) * 2018-10-25 2021-07-20 Eaton Intelligent Power Limited Low inductance bus assembly and power converter apparatus including the same
CN109360818B (zh) * 2018-11-05 2024-01-12 深圳市奕通功率电子有限公司 输入电极对称分支设置的功率模块
KR102625685B1 (ko) * 2018-11-14 2024-01-17 엘지전자 주식회사 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치
US11682606B2 (en) * 2019-02-07 2023-06-20 Ford Global Technologies, Llc Semiconductor with integrated electrically conductive cooling channels
JP6989049B2 (ja) * 2019-08-02 2022-01-05 富士電機株式会社 電力変換装置
JP7457812B2 (ja) 2020-01-16 2024-03-28 住友電気工業株式会社 半導体モジュール
US11431166B2 (en) * 2020-04-02 2022-08-30 Infineon Technologies Austria Ag Electrostatic discharge protection in a monolithic gate driver having multiple voltage domains
DE102020216318A1 (de) 2020-12-18 2022-06-23 Zf Friedrichshafen Ag Leistungsmodul zum Betreiben eines Elektrofahrzeugantriebs
US20220386516A1 (en) * 2021-05-26 2022-12-01 Ferrari S.P.A. Compact electronic power converter to control at least one electric motor of a vehicle
JP7191158B1 (ja) 2021-06-17 2022-12-16 三菱電機株式会社 パワーモジュール
CN114123813B (zh) * 2021-11-15 2022-12-09 上海大学 一种基于SiC功率器件的电动汽车驱动装置
DE102022202828A1 (de) 2022-03-23 2023-09-28 Magna powertrain gmbh & co kg Stromrichter mit einer Kühlvorrichtung und Verfahren zum Kühlen eines Stromrichters

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08149795A (ja) * 1994-11-22 1996-06-07 Toshiba Corp 半導体電力変換装置
JPH11346480A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Hitachi Ltd インバータ装置
JP3552549B2 (ja) * 1998-09-08 2004-08-11 株式会社豊田自動織機 半導体モジュールの電極端子接続構造
JP4142227B2 (ja) * 2000-01-28 2008-09-03 サンデン株式会社 車両用電動圧縮機のモータ駆動用インバータ装置
US6414867B2 (en) * 2000-02-16 2002-07-02 Hitachi, Ltd. Power inverter
JP3646049B2 (ja) 2000-07-18 2005-05-11 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP3642012B2 (ja) * 2000-07-21 2005-04-27 株式会社日立製作所 半導体装置，電力変換装置及び自動車
JP3997730B2 (ja) * 2001-06-20 2007-10-24 株式会社日立製作所 電力変換装置及びそれを備えた移動体
JP2005012940A (ja) * 2003-06-19 2005-01-13 Toshiba Corp インバータ装置
JP4284625B2 (ja) * 2005-06-22 2009-06-24 株式会社デンソー 三相インバータ装置
JP2007082359A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Hitachi Ltd インバータ装置および制御装置
JP4859443B2 (ja) * 2005-11-17 2012-01-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4848187B2 (ja) * 2006-01-17 2011-12-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US7881086B2 (en) * 2006-03-30 2011-02-01 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device and fabricating method for the same
JP4434181B2 (ja) * 2006-07-21 2010-03-17 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP4751810B2 (ja) * 2006-11-02 2011-08-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4909712B2 (ja) * 2006-11-13 2012-04-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4708459B2 (ja) * 2008-07-29 2011-06-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103597732A (zh) * 2011-06-02 2014-02-19 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
CN103597732B (zh) * 2011-06-02 2016-05-04 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
CN103597729B (zh) * 2011-06-08 2016-03-16 日立汽车系统株式会社 功率模块和使用它的电力转换装置
CN103597729A (zh) * 2011-06-08 2014-02-19 日立汽车系统株式会社 功率模块和使用它的电力转换装置
CN103563237A (zh) * 2011-06-28 2014-02-05 爱信艾达株式会社 旋转电机控制装置
CN103563237B (zh) * 2011-06-28 2016-04-13 爱信艾达株式会社 旋转电机控制装置
CN103765753B (zh) * 2011-09-27 2016-08-24 日立汽车系统株式会社 汽车用电力转换控制装置
CN103765753A (zh) * 2011-09-27 2014-04-30 日立汽车系统株式会社 汽车用电力转换控制装置
CN106274495A (zh) * 2012-02-15 2017-01-04 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
CN103296863B (zh) * 2012-02-24 2017-03-01 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源转换装置
CN103296863A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源转换装置
CN103368368A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 株式会社电装 电力转换设备
CN103533786A (zh) * 2012-07-05 2014-01-22 Ls产电株式会社 用于车辆的电子部件箱
US9192083B2 (en) 2012-07-05 2015-11-17 Lsis Co., Ltd. Electronic component box for vehicle
CN103687439A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 西门子公司 具有液体冷却装置的功率电子系统
CN103687439B (zh) * 2012-09-06 2017-01-04 西门子公司 具有液体冷却装置的功率电子系统
CN104584409B (zh) * 2012-09-28 2017-01-18 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
CN104704734B (zh) * 2012-10-09 2017-11-07 日立汽车系统株式会社 电容器组件和电力转换装置
CN105027412B (zh) * 2013-03-13 2017-12-01 日立汽车系统株式会社 电力变换装置
CN106233601B (zh) * 2014-04-25 2018-12-14 日立汽车系统株式会社 变换器以及电力变换装置
CN106233601A (zh) * 2014-04-25 2016-12-14 日立汽车系统株式会社 变换器以及电力变换装置
CN106208622B (zh) * 2015-05-26 2020-04-14 株式会社电装 合并到壳体中的功率转换器
CN106208622A (zh) * 2015-05-26 2016-12-07 株式会社电装 合并到壳体中的功率转换器
CN108966681A (zh) * 2016-03-02 2018-12-07 三菱电机株式会社 电力转换装置
CN109417051A (zh) * 2016-04-12 2019-03-01 通用电气公司 具有鲁棒性的低电感功率模块封装
CN110178219A (zh) * 2017-01-17 2019-08-27 三菱电机株式会社 半导体装置以及电力变换装置
CN110178219B (zh) * 2017-01-17 2022-11-22 三菱电机株式会社 半导体装置以及电力变换装置
CN110998838B (zh) * 2017-07-27 2023-05-23 株式会社电装 半导体模块
CN110998838A (zh) * 2017-07-27 2020-04-10 株式会社电装 半导体模块
CN110719042A (zh) * 2018-07-11 2020-01-21 株式会社电装 电力转换设备
CN110719042B (zh) * 2018-07-11 2024-03-29 株式会社电装 电力转换设备
CN112567619A (zh) * 2018-07-27 2021-03-26 日立汽车系统株式会社 功率半导体装置
CN112567619B (zh) * 2018-07-27 2024-05-31 日立安斯泰莫株式会社 功率半导体装置
CN112955846A (zh) * 2018-11-02 2021-06-11 罗姆股份有限公司 半导体装置、半导体模块、继电器单元、电池单元以及车辆
CN113678362A (zh) * 2019-04-05 2021-11-19 株式会社电装 电力转换装置
CN113678362B (zh) * 2019-04-05 2023-10-24 株式会社电装 电力转换装置
CN116825768A (zh) * 2020-10-14 2023-09-29 罗姆股份有限公司 半导体模块

Also Published As

Publication number Publication date
EP2315347A4 (en) 2017-12-27
JP2010041838A (ja) 2010-02-18
US20110051371A1 (en) 2011-03-03
EP2315347A1 (en) 2011-04-27
EP2315347B1 (en) 2019-09-11
US8422235B2 (en) 2013-04-16
CN101960706B (zh) 2014-06-25
WO2010016426A1 (ja) 2010-02-11
JP4988665B2 (ja) 2012-08-01

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